Бронежилет из наноструктурированного углеродного материала

01.07.2021

Малые вес и толщина - это два желательных показателя, если речь касается материалов, используемых для производства бронежилетов и других средств защиты. Исследователи добились впечатляющих успехов в этой области, используя самые последние достижения нанотехнологий и черпая вдохновение из "технологий естественного происхождения", к примеру, строения раковин некоторых морских моллюсков.

Передовым достижением в этой области стал новый материал, разработанный учеными-материаловедами из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), который по многим базовым параметрам опережает такие материалы, как кевлар и сталь.

Начальной точкой для изготовления нового материала является светочувствительный полимер, в объеме которого, при помощи света лазеров, была сформирована нанорешетка с упорядоченной регулярной структурой. После создания решетки этот материал был помещен в высокотемпературную вакуумную камеру, где полимер преобразовался в легковесный углеродный материал, имеющий заданную структуру.

Для испытаний нового материала и измерения значений его ключевых параметров исследователи использовали своего рода плазменную пушку, в которой за счет света лазера создавалось расширяющееся облако плазменного газа, толкающего частицы-снаряды в сторону мишени из материала. В качестве снарядов использовались стеклянные частицы с покрытием из золота и частицы из кремния, а корректировка длительности и мощности лазерных импульсов позволяла стрелять этими частицами со скоростью от 40 до 1100 метров в секунду. А для регистраций последствий "стрельбы" такими снарядами использовались высокоскоростные камеры.

Новый материал оказался способен поглотить и рассеять энергию удара более эффективно, чем сталь, алюминий и кевлар сопоставимой толщины и веса. И теперь новый материал имеет все шансы стать основой средств индивидуальной защиты следующего поколения, которые более легки и более эффективны, чем аналогичные средства, изготовленные из традиционных материалов.

<< Назад: Умная футболка YouCare 5G 02.07.2021

>> Вперед: Упаковка из поп-корна для хрупких предметов 01.07.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Экологически чистый материал - заменитель натуральной кожи 08.05.2021 Исследователи из инженерной школы Университета Тафтса нашли альтернативу натуральной коже в виде экологически чистого, нетоксичного, безопасного для окружающей среды материала. Его ключевой компонент был известен и ранее - это шелк, нити которого вплетаются в ткань. Однако новая технология использования шелка позволила создать материал подобный коже с такими же свойствами в плане гибкости, жесткости и текстуры. Шелк - это мягкая натуральная ткань, которую получают путем сплетения нитей из кокона тутового шелкопряда (бабочки семейства настоящих шелкопрядов). Его родиной является Китай, где бабочек начали одомашнивать еще в V-III тыс. до н. э. Шелковая нить из одного кокона может достигать 400-1500 м в длину при толщине в 20-30 мкм. Волокно шелка имеет белковую природу - оно на 25% состоит из серицина и на 75% из фиброина. Причем серицин характерен только для гусениц тутового шелкопряда, а фиброин выделяют разные насекомые, в том числе пауки, которые плетут из него паутину. При подробном изучении шелкового волокна под микроскопом можно рассмотреть, как две параллельные нити фиброина покрываются налетом серицина. Среди других компонентов шелка - минералы, воски, жиры. В отличие от других аналогов кожи, изготовление материала на основе шелка предполагает более щадящие и безопасные технологии. Кроме исходного сырья, при изготовлении используется вода, мягкие химикаты с образованием нетоксичных отходов. Шелковые нити в суспензии на водной основе разлагают на отдельные белковые компоненты. Теперь эти белки можно использовать для получения нового материала. Гибкость и прочность обеспечиваются нанесением слоя хитозана - природного компонента, который получают из панцирей крабов, креветок и омаров. Создание шелковой кожи происходит с помощью метода печати. Меняя рисунок на слое материала, можно добиться разного внешнего вида, отрегулировать прочность и другие физические свойства.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025