麻省理工学院,加州理工学院和苏黎世高等技术学校的工程师已经证明,由比人类头发更薄的纳米级结构创建的材料不允许以超音速飞行的微粒突破 这种结构可以成为敏感电子产品的有效装甲,防护涂层和防爆防护罩的基础,例如,在国防和航空航天工业中。 该研究的结果发表在"自然材料"杂志上的一篇文章中。
专家们使用双光子光刻技术创建了一种具有纳米结构的三维碳材料,当激光束穿过液体光敏树脂时,留下硬化的微观结构。 选择了十四面矩形形式的重复配置作为规则结构。 类似的结构是泡沫的特征 洁具-费伦 ,其用于节能材料和光子学的基础上。 退火后,将该结构置于高温真空炉中以生产超轻碳材料。
为了测试结构在极端变形下的稳定性,该团队在麻省理工学院进行了微粒冲击实验。 激光被引导通过涂有金薄膜的载玻片,其本身复盖着一层直径为14微米的氧化硅微粒。 通过玻璃,激光在金层中产生微小的等离子体爆炸,从而将硅颗粒推向激光的方向。 颗粒速度可以达到每秒40-1100米。
事实证明,该材料以优于传统抗冲击材料(如钢,铝,聚甲基丙烯酸甲酯和凯夫拉尔)的效率消散冲击能量。 超高速成像和共聚焦显微镜已经表明,强度是由诸如形成紧凑密封件(compact cratering)而不是挖掘材料和捕获由冲击形成的微粒等机制提供的。 换句话说,微粒被嵌入材料中,并且没有突破它。
具有纳米体系结构的材料由纳米尺度的有序结构组成,根据它们的排列方式,它们具有必要的特性。 科学家已经证明,使用粒子速度和材料本身的密度,可以预测对材料造成多少损害 pi定理 ,类似于行星上的陨石坠落。
亚历山大Enikeev