Cercetătorii britanici au creat materialul care oprește impacturi supersonice

O echipă de la Universitatea din Kent, din Regatul Unit, condusă de profesorii Ben Goult și Jen Hiscock, a creat și brevetat materialul care oprește impacturi supersonice, care ar putea revoluționa atât sectorul apărării, cât și pe cel al științei planetare.

Această nouă familie de materiale pe bază de proteine, numită TSAM (Talin Shock Absorbing Materials), reprezintă primul exemplu cunoscut de material SynBio (sau de biologie sintetică) capabil să absoarbă impacturile proiectilelor supersonice.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

Acest lucru deschide ușa pentru dezvoltarea de noi armuri antiglonț și de materiale de captare a proiectilelor de ultimă generație pentru a permite studiul impacturilor de hipervelocitate în spațiu și în atmosfera superioară (astrofizică).

Materialul care oprește impacturi supersonice este bazat pe proteine naturale

„Lucrarea noastră asupra proteinei talin, care este amortizorul natural de șoc al celulei, a arătat că această moleculă conține o serie de domenii de comutare binare care se deschid sub tensiune și se repliază din nou odată ce tensiunea scade”, își începe explicația profesorul Ben Goult.

„Acest răspuns la șoc îi oferă talinului proprietățile sale moleculare de absorbție a șocurilor, protejându-ne celulele de efectele schimbărilor mari de forță. Când am polimerizat talinul într-un TSAM, am descoperit că proprietățile de absorbție a șocurilor ale monomerilor talinului îi confereau materialului proprietăți incredibile”, a continuat el.

Echipa a demonstrat aplicarea în lumea reală a TSAM-urilor supunând acest material hidrogel la impacturi supersonice de 1,5 km/s. În plus, echipa a descoperit că materialul care oprește impacturi supersonice nu numai că poate absorbi impactul particulelor de bazalt (~60 µM în diametru) și al bucăților mai mari de schije de aluminiu, dar poate și conserva aceste proiectile după impact.

Ce progrese aduce noul material?

Armura actuală tinde să fie formată dintr-o față ceramică susținută de un compozit armat cu fibre; această armură este grea și stânjenitoare. De asemenea, în timp ce această armură este eficientă în blocarea gloanțelor și a schijelor, nu blochează energia cinetică care poate duce la traume contondente în spatele armurii, notează Phys.org.

În plus, această formă de armură este adesea deteriorată ireversibil după impact, din cauza integrității structurale compromise care împiedică utilizarea ulterioară. Acest lucru face ca încorporarea TSAM-urilor în noile modele de armură să fie o alternativă potențială la aceste tehnologii tradiționale, oferind o armură mai ușoară, de durată mai lungă, care protejează purtătorul împotriva unei game mai mari de răni, inclusiv cele cauzate de șoc.

Un material util în industria aerospațială

Totodată, capacitatea avută de materialul care oprește impacturi supersonice de a captura și de a conserva proiectilele după impact îl face aplicabil în sectorul aerospațial, unde este nevoie de materiale de disipare a energiei pentru a permite colectarea eficientă a resturilor spațiale, a prafului spațial și a micrometeoroizilor pentru studii științifice suplimentare.

În plus, aceste proiectile capturate facilitează proiectarea echipamentelor aerospațiale, îmbunătățind siguranța astronauților și longevitatea echipamentelor aerospațiale costisitoare. Aici TSAM-urile ar putea oferi o alternativă la aerogelurile standard din industrie, care sunt susceptibile să se topească din cauza creșterii temperaturii rezultată din impactul proiectilului.

„Acest proiect a luat naștere dintr-o colaborare interdisciplinară dintre biologia fundamentală, chimie și știința materialelor, care a dus la producerea acestei noi clase uimitoare de materiale. Suntem foarte încântați de posibilitățile de translație ale TSAM-urilor pentru a rezolva probleme din lumea reală. Acesta este un lucru în care facem activ cercetări cu sprijinul unor noi colaboratori din sectoarele de apărare și aerospațial”, a spus profesoara Jen Hiscock.

Lucrarea este publicată pe serverul de preprint bioRxiv.

Vă recomandăm să citiți și:

INTERVIU EXCLUSIV – Cea mai frumoasă hartă a Universului. Cum a fost creată și cum ne ajută?

NASA a ales compania care va construi avanposturi pe Lună. Cât valorează contractul?

Bandajul inteligent care poate monitoriza și vindeca rănile mai rapid

MeerKAT, radiotelescopul impresionant care ajută omenirea să caute viața extraterestră