Инженеры Массачусетского технологического института создали баллистический тест для испытания наноструктурированных видов брони. Принцип его работы и первые результаты опубликованы в журнале Nature Communications, краткое содержание статьи приводит сайт института.
Авторы работали с полимерной броней, состоящей из чередующихся слоев смолы и стекла. Обычные испытания таких композитных материалов не позволяют установить детали тех процессов, который происходят с ними на микроуровне и от которых зависят их главные свойства.
Для того, что бы рассмотреть, как ведет себя композитная броня при ударе, инженерам пришлось разработать лазерную "пушку", способную обстреливать материал микроскопическими шариками. Они были достаточно малы, чтобы рассмотреть последствия удара в электронный микроскоп, но при этом достаточно велики по сравнению с наноструктурой самого материала.
Деформация слоистого материала (вверху), принцип работы лазерной "пушки"(слева) и кремниевые пули на подложке. Изображение из статьи Jae-Hwang Lee et al., Scientific Reports 2012 |
Разработанная авторами "пушка" представляла собой стеклянную подложку со светопоглощающим слоем, на которой были закреплены кремниевые шарики-пули. При облучении такой подложки лазером происходит взрывное испарение светопоглощающего полимера, что придает кремниевым пулям необходимую контролируемую скорость.
Первые испытания на полимерной броне показали, что глубина проникновения пули как минимум на треть зависит от ориентации ее слоев. При перпендикулярном (нормальном плоскости слоя) проникновении зона расплавления материала становится больше, однако ее глубина проникновения пропорционально сокращается, ведь плавление требует затраты кинетической энергии.
Интерес разрабатывающих броню инженеров к наноструктурированным слоистым материалам объясняется тем, что последние способны сочетать значительную прочность с легкостью. Недавно другая группа ученых установила, необычная прочность хитинового покрова молоточков ротоногих рачков объясняется ее скученной и одновременно слоистой структурой.
