O secțiune transversală a învelișului de protecție și izolație pe bază de Kevlar, utilizată în testul Inflatable Orbiter Test (IRVE-3) al NASA – ilustrativ.
Fotografia NASA
Ultra-ușoare, rezistente și compacte – acestea sunt caracteristicile unui material compozit bazat pe o structură care conectează nanotuburi de carbon de nanofibrele Kevlar, care a fost descris recent de oamenii de știință de la Universitatea din Wisconsin-Madison (în jurnalul ACS Nano). Materialele testate pot deveni în curând baza pentru producerea unui nou tip de armură balistică, precum și a huselor pentru nave și nave spațiale.
Materialul descris este de a asigura capacitatea de a opri obiectele care sunt aruncate și de a se mișca la viteze foarte mari, relativ mai eficient decât plăcile comune de Kevlar și armura de oțel. „Covorașele noastre din nanofibră sunt mult mai bune decât alte materiale de protecție cu greutate mult mai mică” – a spus unul dintre oamenii de știință implicați în proiect, Prof. Ramathasan Thivamaran.
Echipa de cercetare și-a bazat ideea pe structura nanotuburilor de carbon cu pereți multipli (un strat gros de un atom) cu nanofibre Kevlar. S-a constatat că compoziția indicată oferă o capacitate excepțională de distribuție a energiei de impact. Profesorul Thevamaran a subliniat că „materialele din nanofibre sunt foarte utile în aplicațiile de protecție – acest lucru se datorează faptului că nanofibrele au rezistență, tenacitate și rigiditate excepționale în comparație cu fibrele mai mari”.
După cum se indică în descrierea cercetării, oamenii de știință au îmbunătățit proprietățile dinamice ale covorașelor cu nanotuburi de carbon (alcătuite din nanotuburi de carbon) datorită unei combinații specifice cu nanofibrele de aramidă (ANF – adică Kevlar menționat mai sus). Parametrii de dorit pentru îmbinarea nanotuburilor au fost obținuți datorită formării de legături de hidrogen multifațete stabile și eficiente, care au crescut foarte mult capacitatea de a transfera interacțiunile în structură. După cum s-a măsurat, reacțiile îmbunătățite în acest fel în materialul CNT au crescut absorbția energiei cinetice a glonțului (până la viteza supersonică) la 3,6 MJ/kg – cu mult peste parametrii materialelor de ecranare pe bază de Kevlar utilizate în prezent.
Legăturile de hidrogen sunt dinamice, ceea ce înseamnă că poate fi ruptă și reformată din nou și din nou. Acest proces disipează cantități mari de energie. În plus, legăturile de hidrogen cresc duritatea, ceea ce întărește covorașul. Când am modificat reacțiile interfaciale din covorașele noastre prin adăugarea de fibre nano-Kevlar, am obținut aproape 100%. Disiparea puterii îmbunătățită în unele impulsuri supersonice.
profesorul. Ramathasan Thevamaran, Universitatea din Wisconsin-Madison
Cercetătorii și-au testat invenția folosind microparticule accelerate cu laser. „Sistemul nostru este proiectat în așa fel încât să vă permită să selectați o singură minge sub microscop și să o trageți la țintă la o viteză controlată, cu o precizie de 100 de metri până la mai mult de un kilometru pe secundă”, a menționat profesorul Thevamaran. El a explicat în continuare: „Acest lucru ne-a permis să realizăm experimente. La o scară de timp care permite să observăm interacțiunea materiei în timpul interacțiunilor cu legăturile de hidrogen”.
Noul material de protecție, precum Kevlar, are și un alt avantaj. Își păstrează proprietățile la temperaturi foarte scăzute și ridicate, ceea ce îi permite să fie folosit chiar și în medii dure.
Acest lucru probabil îi asigură utilitatea în condiții de spațiu. Se crede că soluția se va dovedi eficientă ca o modalitate de a proteja suprafața sateliților și a navelor spațiale de amenințările cinetice de la diferite tipuri de resturi și obiecte mici împrăștiate pe orbita din ce în ce mai aglomerată din jurul Pământului.
O descriere științifică a proiectului este disponibilă pe pagina dedicată site-ul web.
Sursa: Universitatea din Wisconsin / PAP
„Fanatic pe tot parcursul vieții. Cititor devotat. Jucător. Antreprenor extrem.”
