Войти

Сверхударопрочная наноброня из пены превзошла кевлар

3083
0
0
Источник изображения: Изображение: Carlos Portela et al

Инженеры Массачусетского технологического института, Калифорнийского технологического института и Высшей технической школы Цюриха продемонстрировали, что материалы, созданные из наноразмерных структур тоньше человеческого волоса, не позволяют микрочастицам, летящими со сверхзвуковой скоростью, пробиться сквозь них. Такие структуры могут стать основой для эффективной брони, защитных покрытий и взрывозащитных щитов для чувствительной электроники, например, в оборонной и аэрокосмической промышленности. Результаты исследования представлены в статье, опубликованной в журнале Nature Materials.

Специалисты создали трехмерный углеродный материал с наноструктурой методом двухфотонной литографии, когда лазерный луч перемещается по жидкой светочувствительной смоле, оставляя за собой отвердевшие микроскопические структуры. В качестве регулярной структуры была выбрана повторяющаяся конфигурация в виде четырнадцатигранника. Подобная структура характерна для пены Уэйра-Фелана, которую используют в основе энергосберегающих материалов и в фотонике. После отжига структура была помещена в высокотемпературную вакуумную печь для получения сверхлегкого углеродного материала.

Чтобы проверить устойчивость структуры к экстремальной деформации, команда провела эксперименты по ударам микрочастицами в Массачусетском технологическом институте. Лазер направлялся через предметное стекло, покрытое тонкой пленкой золота, которое само покрыто слоем микрочастиц оксида кремния диаметром 14 микрон. Проходя через стекло, лазер генерирует крошечные взрывы плазмы в слое золота и таким образом выталкивает частицы кремния в направлении лазера. Скорость частиц может достигать 40-1100 метров в секунду.

Оказалось, что материал рассеивает энергию удара с эффективностью, превосходящей традиционные ударопрочные материалы, такие как сталь, алюминий, полиметилметакрилат и кевлар. Сверхскоростная визуализация и конфокальная микроскопия показала, что прочность обеспечивается такими механизмами, как формирование компактных уплотнений (компактная кратеризация) вместо выемки материала и захват микрочастиц, образовавшихся от удара. Иными словами, микрочастицы встраивались в материал, а не прорывали его.

Материал с наноархитектурой состоит из упорядоченных структур нанометрового масштаба, которые, в зависимости от того, как они расположены, придают необходимые свойства. Ученые доказали, что можно предсказать, какой ущерб будет нанесен материалу в зависимости от скорости частиц и плотности самого материала с помощью пи-теоремы по аналогии с падением метеорита на планету.


Александр Еникеев

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Проекты
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 29.10 06:28
  • 11117
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 29.10 06:16
  • 0
И еще о росте производства в богоспасаемой империи св. Николая II
  • 29.10 02:28
  • 1
О росте производства в богоспасаемой империи св. Николая II
  • 29.10 00:40
  • 0
Комментарий к "В России призвали американских генералов провести для Трампа ликбез по подлодкам"
  • 28.10 21:36
  • 2
Беларусь и Мьянма поддерживают высокий уровень сотрудничества в военно-технической сфере
  • 28.10 20:10
  • 0
Комментарий к "США планируют практически утроить ядерный арсенал к 2050 году"
  • 28.10 18:54
  • 1
В России призвали американских генералов провести для Трампа ликбез по подлодкам
  • 28.10 17:41
  • 1
Игры и экология
  • 28.10 16:29
  • 64
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 28.10 16:25
  • 57
МС-21 готовится к первому полету
  • 28.10 15:37
  • 0
Защита от агрессии
  • 28.10 15:34
  • 5
США планируют практически утроить ядерный арсенал к 2050 году
  • 28.10 02:35
  • 4
Объявлен старт испытаний самолета «Ладога»
  • 28.10 01:18
  • 1
В России создали систему самоуничтожения для защиты информации
  • 27.10 17:00
  • 1
Дмитриев: Россия хочет дипломатического урегулирования конфликта на Украине