Neperšaunamos liemenės veikia paskirstydamos sviedinio energiją per sujungtų pluoštų tinklą. Kevlaro atveju šie pluoštai pagaminti iš aramidų – polimerinių grandinių cheminių medžiagų grupės, žinomos dėl savo ypatingo stiprumo. Tačiau esant dideliam stresui šios polimerinės grandinės gali pasislinkti, ribodamos jų teikiamą apsaugą.
Pastaruosius šešerius metus Jinas Zhangas iš Pekino universiteto Kinijoje ir jo kolegos bandė sukurti dar stipresnes medžiagas nei kevlaras ar „Dyneema“, kuris yra kitokios rūšies polietileno pluoštas ir dažnai vadinamas stipriausia medžiaga pasaulyje.
„Itin didelis dinaminis stiprumas ir atsparumas yra labai svarbūs pluoštinėms medžiagoms, naudojamoms smūgiams atlaikyti, – sako J. Zhangas. – Tai apima neperšaunamas šarvus, transporto priemones ir orlaivius.“
Susiję straipsniai
Dabar jo komanda išrado metodą, kaip suderinti anglies nanovamzdelius su aramidinių polimerų grandinėmis, kad molekulės neslystų. „Mūsų naujas pluoštas žymiai pranoksta visus žinomus makroskopinius aukštos kokybės polimerinius pluoštus, – sako tyrėjas. – Mūsų audinys visiškai pranoksta Kevlarą.“
Naujoji medžiaga yra „pagaminta iš anglies nanovamzdelių ir heterociklinių aramidų kompozito“, pasakoja mokslininkas, ir jis tikisi vėliau sugalvoti trumpesnį pavadinimą, panašų į „Kevlar“.
Kadangi ši medžiaga yra stipresnė už kevlarą, tą patį neperšaunamumo efektą galima pasiekti naudojant daug mažiau medžiagos. Vienas audinio sluoksnis yra maždaug 0,6 milimetro storio ir gali sumažinti kulkos, skriejančios 300 metrų per sekundę greičiu, greitį iki 220 m/s, sako J. Zhangas. Remiantis energijos absorbcijos skaičiavimais, kulką sustabdyti pakanka maždaug trijų audinio sluoksnių, kurių bendras storis yra 1,8 mm. Palyginimui, kevlaras turi būti ne mažiau kaip 4 mm storio, kad sustabdytų tą pačią kulką.
Julie Cairney iš Sidnėjaus universiteto Australijoje teigia, kad aramidinių pluoštų ir orientuotų anglies nanovamzdelių derinys yra novatoriškas.
„Šis metodas galėtų būti naudojamas kitų naujų kompozitų gamybai“, – sako ji. Mokslininkė taip pat teigia, kad gamybos strategija yra suderinama su esamais pramoniniais procesais, todėl ji yra perspektyvi masto gamybai ir praktiniam pritaikymui.
„Asmeninei ir karinei apsaugai šios medžiagos galėtų būti naudojamos lengvesnėms, efektyvesnėms neperšaunamoms liemenėms ir šarvams gaminti, didinant saugumą ir nesumažinant judrumo“, – sako ji.
Tyrimas publikuotas žurnale „Matter“.
Parengta pagal „New Scientist“.