Standardowe kamizelki pancerne są na ogół o dużej masie i nie zapewniają odpowiedniej ochrony dla wojskowych. Aktualnie sytuacja ta może ulec zmianie.
Urszula Lesman
Reklama
Kevlar to polimer z grupy poliamidów, z którego wytwarza się włókna charakteryzujące się dużą odpornością na rozciąganie. Został on stworzony w latach sześćdziesiątych XX wieku dzięki badaniom Stephanie Kwolek — amerykańskiej badaczki chemii o polskich korzeniach — która prowadziła zespół, który w 1965 roku odkrył polimer stosowany do produkcji kevlaru. Obecnie jest to jeden z najbardziej solidnych materiałów – tak mocny, że produkuje się z niego kamizelki kuloodporne dla sił policyjnych i zbrojnych.
Reklama Reklama
Nanorurki węglowe: tajemnica niespotykanej wytrzymałości
Badacze nieustannie poszukują jednak materiałów, które mogłyby dorównać kevlarowi pod względem wytrzymałości i wagi. W ostatnich latach opracowano kilka obiecujących zamienników tego tworzywa. Najnowszy materiał powstał w ramach projektu badawczego naukowców z Uniwersytetu w Pekinie. Zespół Jin Zhanga — profesora chemii fizycznej z Uniwersytetu Pekińskiego — stworzył lekki materiał trzykrotnie wytrzymalszy od kevlaru, o grubości zaledwie 1,8 mm, wzmocniony nanorurkami węglowymi (CNT).
Nanorurki węglowe słyną z niezwykłej przewodności cieplnej (naukowcy sprawdzają ich użycie jako alternatywy dla krzemu w procesorach komputerowych) oraz wyjątkowo dużej odporności na rozciąganie. Ta ostatnia cecha szczególnie zainteresowała Jin Zhanga, który przez sześć lat prowadził prace nad materiałami, które mogłyby zastąpić kevlar.
„Bardzo wysoka odporność dynamiczna i wytrzymałość są kluczowe dla materiałów włóknistych używanych do ochrony przed uderzeniami — takich jak osłony kuloodporne, pojazdy lub statki powietrzne” — powiedział Zhang w wywiadzie dla magazynu „New Scientist”. „Nasze włókno znacząco góruje nad wszystkimi znanymi dotychczas makroskopowymi polimerami o wysokiej wydajności. Nasza tkanina bezsprzecznie przewyższa kevlar” — zapewnia profesor.
Reklama Reklama Reklama
Badanie zamieszczone w czasopiśmie „Matter” potwierdza to, co powiedział profesor Zhang. On i jego zespół opisują w nim, w jaki sposób ułożyli nanorurki węglowe z polimerem aramidowym — syntetycznym materiałem znanym z wysokiej wytrzymałości i odporności na temperaturę (również używanym w kevlarze). Zazwyczaj przy produkcji takich polimerów stają się one bardziej kruche — i w tym momencie wchodzą CNT.
Rekord pochłaniania energii został pobity
Nanorurki węglowe są niezwykle wytrzymałe i cienkie — nawet bardziej cienkie niż ludzki włos. Naukowcy początkowo uczynili łańcuchy aramidowe bardziej elastycznymi, a następnie rozciągnęli je, aby osiągnąć równoległe ułożenie z CNT. Taka organizacja w nanoskali pozwoliła komponentom „zablokować się” względem siebie i zapobiec ich przesuwaniu się, co umożliwiło materiałowi pochłanianie większej ilości energii (czyli silniejszych uderzeń) bez uszkodzeń.
Naukowcy poddali już nowy materiał testom. Stwierdzają, na podstawie wstępnych testów balistycznych, że ich materiał jest w stanie pochłonąć 706,1 megadżula na metr sześcienny — co, jak podkreślają, przewyższa dotychczasowy rekord dwukrotnie.
