Очень часто вес является той ценой, которую приходится платить за увеличение эффективности пуленепробиваемых материалов, используемых для создания индивидуальных средств защиты. Но исследователям из университета Висконсина в Мэдисоне удалось создать новый тип сверхлегкого материала, который является "циновкой", сплетенной из нановолокон. Более того, при работе этого материала задействуются определенные химические процессы, что делает его более эффективным, чем традиционный кевлар и сталь.
Основой нового материала являются крошечные цилиндры, стенки которых состоят из атомов углерода и имеют одноатомную толщину. Эти углеродные нанотрубки уже давно являются предметом интереса со стороны ученых, они уже не раз были использованы для создания быстродействующих транзисторов, для создания датчиков различных химических соединений и даже для восстановления потерянного зрения у людей.
Однако, в новом пуленепробиваемом материале ученые использовали многостенные углеродные нанотрубки, которые представляют собой несколько нанотрубок разного диаметра, как бы вставленных друг в друга. Эти нанотрубки были переплетены с нановолокнами, используемыми для плетения кевларовой ткани, которая также эффективно поглощает и рассеивает энергию удара.
Однако, простым переплетением кевларовых нановолокон и углеродных нанотрубок дело не закончилось. Ученые синтезировали нановолокна из специального состава и тщательно подобрали соотношение нанотрубок и нановолокон в материале. Это привело к интенсивному формирования водородных связей между отдельными нановолокнами, что скачкообразно увеличило защитные свойства материала в целом.
Водородные связи являются динамическими. Это означает, что они могут непрерывно разрываться и формироваться по-новому, поглощая и рассевая значительную часть энергии. Более того, водородные связи увеличивают прочность материала в целом, что позволило получить 100-процентное увеличение эффективности даже в случае воздействия со скоростью, значительно превышающей скорость звука.
Для испытаний и определения параметров материала использовалась специальная тестовая система, в которой микропули разгоняются при помощи света лазера. При этом, скорость вылета микропули может варьироваться в очень широких пределах, от 100 метров до 1 километра в секунду.
Проведенные эксперименты показали, что параметры нового материала значительно превосходят параметры традиционного кевлара и даже стали в некоторых случаях. А легкий весь позволит использовать материал не только для изготовления бронежилетов, он вполне может выступить в качестве покрытия, эффективно защищающего космические корабли от микрометеоритов и летающих с большой скоростью в космосе обломков космического мусора.
