Лучше кевлара: Создан прочный и жаростойкий материал

SEAS

Кевлар и тварон - высокопрочные материалы, но между прочностью, термостойкостью и весом нужно найти компромисс. Теперь исследователи создали новую версию материала из нановолокна, который столь же прочен, но и намного лучше изолирует от тепла.

Кевлар и тварон получают свои защитные свойства от своей молекулярной структуры. При механических ударах, таких как попадание пули в бронежилет, материал приобретает высокоупорядоченную структуру, что позволяет ему перераспределять силу. Изоляционные материалы имеют гораздо более пористую структуру, что сводит к минимуму количество тепла, которое может проходить через них.

Обычно это разные материалы, поэтому, если пользователь хочет иметь как тепловую, так и баллистическую защиту, ему придется нанести несколько слоев, что становится громоздким. И объем - это не то, что вам нужно в ситуациях, когда вам требуется такая большая защита. Итак, исследователи нового исследования решили объединить оба типа в один.

"Нашей целью было разработать многофункциональный материал, который мог бы защитить человека, работающего в экстремальных условиях, таких как космонавт, пожарный или солдат, от множества различных угроз, с которыми они сталкиваются", - говорит Грант Гонсалес, первый автор исследования.

Для этого исследователям необходимо было объединить два типа молекулярных структур - высокоупорядоченных, но пористых - в один материал. Это было сделано с использованием процесса, называемого погруженным вращающимся струйным прядением (iRJS). По сути, устройство вращает и выталкивает раствор жидкого полимера через крошечное отверстие, образуя длинные полимерные нити. Он попадает в ванну с жидкостью, закрепленную на стенке центрифуги, и затвердевает. Сплошные нити затем собираются вокруг основания.

Исследователи могут изменить вязкость исходной полимерной жидкости, чтобы придать конечным нитям желаемые свойства. В итоге они смогли изготовить листы из длинных выровненных нановолокон с множеством пор между ними.

Затем они должны были проверить, что листы из нановолокон действительно защищают от баллистики и нагревания. В ходе испытаний, стреляющих шариками, подобными пулям, на пачках листов, команда обнаружила, что новый материал выдерживает примерно то же, что и обычный тканный тварон.

В ходе термических испытаний было обнаружено, что новый материал в 20 раз лучше защищает от тепла, чем образца тварона и кевлара. 

Используя текущую настройку, команда могла раскручивать листы размером примерно 10 на 30 см примерно за 10 минут, но это, вероятно, можно улучшить, если масштабировать производство.

Исследование было опубликовано в журнале Matter.

Напомним, ранее сообщалось, что создан легкий и прочный материал для будущих ракет.

techno.bigmir.net

Хочешь узнать больше - читай отзывы