Войти

Сверхударопрочная наноброня из пены превзошла кевлар

2856
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
  • 29.03 16:13
  • 8611
Минобороны: Все авиаудары в Сирии пришлись по позициям боевиков
  • 29.03 15:47
  • 8243
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 29.03 13:39
  • 1464
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 29.03 06:04
  • 310
Главком ВМФ России: проработан вопрос о создании нового авианосца
  • 29.03 06:02
  • 24
Показана работа российского наземного дрона «Тарик» в зоне СВО
  • 29.03 04:00
  • 3
«Мировое разделение труда — вещь очень ненадежная»
  • 29.03 00:54
  • 1
Люди гибнут за металл: ЕС напомнил о своих претензиях на украинские редкоземы - Мнения ТАСС
  • 29.03 00:15
  • 0
По поводу "В «Ростехе» оценили способность «Панциря» сбивать Storm Shadow"
  • 29.03 00:00
  • 1
Эксперт Эйсмонт: китайский проект "электромагнитного космодрома" бесперспективен
  • 28.03 20:45
  • 1
Участники встречи "Рамштайн" 11 апреля обсудят увеличение военной помощи Киеву
  • 28.03 18:05
  • 3
В США разрабатывается двигатель для высокоточных 120-мм реактивных боеприпасов
  • 28.03 15:09
  • 0
Белорусской армии нужны новые комплексы контрбатарейной борьбы
  • 28.03 11:31
  • 1
Американское командование отмечает резкое снижение расхода топлива у новой боевой техники
  • 28.03 10:55
  • 1
В «Ростехе» оценили способность «Панциря» сбивать Storm Shadow
  • 28.03 10:32
  • 2
В России впервые показали прототип лазерного ружья против беспилотников