O invenție spectaculoasă. Un material ușor ar putea proteja împotriva gloanțelor și ar putea devia resturile spațiale

Inginerii de la Universitatea din Wisconsin-Madison au creat un material din nanofibre, cu proprietăți remarcabile în ceea ce privește protecția împotriva impactului cu proiectile de mare viteză. Practic, este mai bun decât materialele antiglonț.

„Materialul noastru din nanofibre prezintă proprietăți de protecție care depășesc cu mult alte sisteme, având și o greutate mult mai mică”, spune Ramathasan Thevamaran, autorul studiului, publicat în revista ACS Nano.

• Test de cultură. Care fasole este toxică atunci când este mâncată crudă?
• JWST a descoperit o galaxie spirală asemănătoare Căii Lactee undeva unde nu ar trebui să existe

Pentru a crea materialul, cercetătorii au amestecat nanotuburi de carbon cu pereți multipli – cilindri de carbon cu grosimea de doar un atom în fiecare strat – cu nanofibre de Kevlar. Covorașele de nanofibre rezultate sunt superioare în ceea ce privește disiparea energiei rezultate în urma impactului unor proiectile minuscule care se deplasează mai repede decât viteza sunetului, scrie Phys.org.

Nanotuburile de carbon în vestele antiglonț

Avansul pune bazele utilizării nanotuburilor de carbon în materiale de armură ușoare și de înaltă performanță, de exemplu, în veste antiglonț pentru a proteja mai bine purtătorul sau în scuturile din jurul navelor spațiale pentru a atenua daunele provocate de deșeurile zburătoare de mare viteză.

„Materialele sunt foarte atractive pentru aplicațiile de protecție, deoarece fibrele la scară nanometrică au o rezistență, o tenacitate și o rigiditate remarcabile în comparație cu fibrele la scară macroscopică”, spune Thevamaran. „Covorașele din nanotuburi de carbon au demonstrat cea mai bună absorbție de energie până acum și am vrut să vedem dacă putem să le îmbunătățim performanța.”

Echipa a sintetizat nanofibre de Kevlar și a încorporat o cantitate infimă din acestea în covorașele lor de nanotuburi de carbon, ceea ce a creat legături de hidrogen între fibre. Aceste legături de hidrogen au modificat interacțiunile dintre nanofibre și au provocat o performanță spectaculoasă a materialului.

Materialul, stabil la temperaturi ridicate, cât și la temperaturi scăzute

„Legătura de hidrogen este o legătură dinamică, ceea ce înseamnă că se poate rupe continuu și se poate forma din nou, ceea ce îi permite să disipe o cantitate mare de energie prin acest proces dinamic”, spune Thevamaran. „În plus, legăturile de hidrogen oferă mai multă rigiditate acestei interacțiuni, ceea ce întărește și covorul de nanofibre. Astfel, am reușit să obținem o îmbunătățire de aproape 100% a performanței de disipare a energiei la anumite viteze de impact.”

Cercetătorii și-au testat noul material folosind un sistem de testare a impactului cu microproiectile induse de laser în laboratorul lui Thevamaran. Sistemul, unul dintre puținele de acest fel din Statele Unite, folosește lasere pentru a trage microproiectile în probele de material.

Pe lângă rezistența la impact, un alt avantaj al noului material din nanofibre este stabilitatea sa atât la temperaturi foarte ridicate, cât și la temperaturi foarte scăzute, ceea ce îl face util pentru aplicații într-o gamă largă de medii extreme.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cercetătorii au realizat un material cu proprietăți de autovindecare și de memorie

O invenție considerată imposibilă până acum. Cercetătorii au creat un material mai puternic decât oțelul

Materialele 2D ar putea fi folosite pentru a simula sinapsele creierului uman în computere

Rocile lunare colectate de China au stabilit un record pentru „cel mai recent” material lunar de până acum