Нановолоконный тетракадерон превосходит пуленепробиваемый кевлар — TechCrunch

Исследователи в С участием И Калифорнийский технологический институт Они создали наноинженерный материал, который мог быть прочнее, чем такие материалы, как кевлар или сталь. Изготовленный из материала тетракаидекаэдров с углеродными связями, он удивительным образом поглощал воздействие микроскопического свинца.

Исследование, проведенное Карлосом Портела из Массачусетского технологического института, было направлено на то, чтобы увидеть, могут ли наноструктурированные материалы, то есть спроектированные и произведенные в нанометровом масштабе, стать жизнеспособным путем к созданию фугасной бронежилета, бронежилета и других материалов. защитные поверхности.

идея четырехгранныйОднако лежащий в основе материал не нов. Лорд Кельвин в 19 веке предложил сложный класс из 14 сторон многогранника (существует около 1,5 миллиардов возможных вариаций) как один из наиболее теоретически эффективных классов для заполнения его копиями.

Портела и его коллеги задались вопросом, можно ли разместить многие из этих многогранников в небольшом взаимосвязанном пространстве, будут ли они служить эффективным амортизатором? Эти материалы были испытаны на медленные деформации, но не на такие сильные воздействия, как можно было бы ожидать от пули или микрометеорита.

Чтобы выяснить это, они синтезировали комки материала методами нанопечати и запекли полученную структуру, пока она не стала чистым углеродом. Затем они стреляли в эти углеродные структуры пулями из оксида кремния шириной 14 микрон, движущимися со скоростью, значительно превышающей скорость звука (хотя сравнение в этих масштабах немного странное).

Кредиты изображения: Массачусетский технологический институт / Калифорнийский технологический институт

Углеродные структуры, особенно более плотные, очень хорошо поглощают удар, задерживая мертвые частицы — и, что особенно важно, деформируются, но не разрушаются.

«Мы показываем, что материал может поглощать большое количество энергии благодаря механизму ударного сжатия стоек в наномасштабе по сравнению с чем-то более плотным и полностью монолитным, а не нанокогерентным», — сказал Портелла в пресс-релизе, описывающем открытие. . «Такое же количество массы нашего материала было бы более эффективным для остановки снаряда, чем такое же количество массы, как кевлар».

Интересно, что исследователи обнаружили, что они смогли лучше моделировать воздействие и ущерб, используя методы, обычно используемые для описания падения метеоритов на поверхность планеты.

Это всего лишь предварительный лабораторный результат, поэтому солдаты не будут носить бронежилеты из тетраэдра в ближайшее время, но опыт, безусловно, показывает многообещающие при таком подходе. Если команда сможет найти способ производить материал в больших масштабах, он может быть полезен во всех отраслях промышленности.

Исследование опубликовано в журнале. природные материалы.