Пуленепробиваемая ткань, пропитанная углеродными нанотрубками, прочнее кевлара

Новый материал настолько прочен, что всего лишь лист толщиной 1,8 мм может остановить пулю, что делает его намного прочнее, чем кевлар, и, возможно, самой прочной тканью, когда-либо созданной.

Пуленепробиваемые жилеты распределяют энергию снаряда по сети соединенных волокон. В случае с кевларом эти волокна изготовлены из арамидов, группы химикатов с полимерными цепями, известных своей чрезвычайной прочностью. Однако при экстремальных нагрузках эти полимерные цепи могут соскользнуть, что ограничивает обеспечиваемую ими защиту.

За последние шесть лет, Цзинь Чжан в Пекинском университете (Китай) и его коллеги пытались разработать еще более прочные материалы, чем кевлар или Dyneema, которые представляют собой другой вид полиэтиленового волокна и часто называются самой прочной тканью в мире.

«Сверхвысокая динамическая прочность и ударная вязкость имеют решающее значение для волокнистых материалов в области защиты от ударов», — говорит Чжан. «К ним относятся пуленепробиваемая броня, транспортные средства и самолеты».

Теперь его команда разработала метод совмещения углеродных нанотрубок с цепями арамидного полимера, чтобы предотвратить скольжение молекул. «Наше новое волокно значительно превосходит все известные макроскопические высокоэффективные полимерные волокна», — говорит Чжан. «Наша ткань полностью превосходит кевлар».

Новый материал представляет собой «композит из углеродных нанотрубок и гетероциклического арамида», говорит Чжан, но он надеется придумать более крутое название наподобие кевлара «позже».

Поскольку этот материал прочнее, чем кевлар, того же пуленепробиваемого эффекта можно добиться, используя гораздо меньше материала. Один слой ткани имеет толщину примерно 0,6 миллиметра и может снизить скорость пули, летящей со скоростью 300 метров в секунду, до 220 м/с, говорит Чжан. «Исходя из расчетов поглощения энергии, примерно трех слоев ткани достаточно, чтобы остановить пулю», общая толщина составляет 1,8 мм. Для сравнения, кевлар должен иметь толщину не менее 4 мм, чтобы остановить ту же самую пулю.

Джули Кэрни из Сиднейского университета (Австралия) считают, что сочетание арамидных волокон и ориентированных углеродных нанотрубок является инновационным.

«Этот подход потенциально может быть использован для производства других новых композитов», — говорит Кэрни. Она также говорит, что производственная стратегия совместима с существующими промышленными процессами, что делает ее перспективной для масштабируемого производства и внедрения в реальный мир.

«Для личной и военной защиты эти материалы можно использовать для изготовления более легких и эффективных бронежилетов и брони, повышая безопасность без ущерба для мобильности», — говорит она.