Naučnici MIT-a koristili su inženjerstvo na nanoskali kako bi proizveli materijal za pancirne oklope koji nadmašuje kevlar i čelik
Super izdržljivi, lagan i tanak materijal glavna je preferencija za pancirne oklope iduće generacije. Za njihovu izradu naučnici su se koristili brojnim stvarima i inspirisali morskim puževima, životinjskim oklopima i paukovim mrežama.
U posljednjem projektu tog tipa naučnici MIT-a su se bavili dizajnom struktura na nanoskali od fotosenzitivne smole koja je tretirana laserima kako bi se formirao rešetkasti obrazac sastavljen od ponavljajućih mikroskopskih šupljina.
Taj je materijal zatim stavljen u vakuumsku komoru s visokom temperaturom, koja je polimer pretvorila u ultralaki ugljik s arhitekturom specifično dizajniranom za apsorpciju udara.
„Istorijski se ova geometrija pojavljuje u pjenama koje ublažavaju energiju“, kaže vodeći autor Carlos Portela.
„Iako je ugljenik obično lomljiv, raspored i male veličine nosača u nanoarhitekturisanom materijalu daju gustu arhitekturu kojom dominiraju savijanja umjesto pucanja“, kaže Portela.
Tim je otkrio da se svojstva ovog rešetkastog materijala mogu izmijeniti dotjerivanjem njegove fino dotjerane arhitekture. Različiti rasporedi ugljenikovih nosača daju mu različita svojstva.
Prilagođavanjem nanoarhitekture naučnici su stvorili napredni materijal koji apsorbuje projektile.
U eksperimentima s udarima korišćeno je staklo presvučeno zlatnim filmom i česticama silicijumovog oksida s jedne strane. Na staklu se aktivira ultra brzi laser koji stvara plazmu ili gas koji se brzo širi, s čije površine čestice lete s površine prema cilju.
Podešavanjem snage lasera podešava se brzina projektila, omogućavajući naučnicima eksperimentisanje s nizom brzina u proučavanju potencijala novog oklopnog materijala.
Materijal širine ljudske dlake
To je uključivalo ispaljivanje čestica brzinama od 89 do 2460 km/h u sekundi. To ulazi na područje nadzvučne brzine. Za proučavanje udara koristile su se kamere velike brzine. Pristup je takođe omogućio ispitivanje različitih performansi s ugljenikovim nosačima različitih debljina i omogućio timu da dođe do optimalnog dizajna.
„Dokazali smo da materijal može apsorbuje puno energije zbog ovog mehanizma zbijenog sabijanja nosača na nanoskali, u odnosu na nešto što je potpuno gusto i monolitno“, kaže Carlos Portela, vodeći autor ovog istraživanja.
Analiza je ukazala da materijal koji je tanji od širine ljudske dlake, može da apsorbuje udarce djelotvornije od čelika, aluminija ili čak kevlara iste težine.
„Skaliranje ovog sistema moglo bi dovesti do dizajna ultra laganih materijala otpornih na udarce za upotrebu u djelotvornim oklopnim materijalima, zaštitnim premazima i štitovima otpornim na eksplozije, koji bi se mogli koristiti za primjene u obrani i svemirskim tehnologijama“, navodi koautoor Julia R. Greer.
