Новый стандарт в защите от ударов
Кевлар десятилетиями был золотым стандартом для защиты от ударов, от пуленепробиваемых жилетов до бронированных транспортных средств, и до сих пор широко используется. Но учёные разработали новый композитный материал, который прочнее, устойчивее к разрывам и лучше останавливает пули, чем кевлар, даже при том, что он намного тоньше. Их исследование [опубликовано](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2590238525005399) в журнале Matter.
Чтобы остановить высокоскоростные удары, такие как пуля, материал должен сопротивляться разрушению под воздействием силы (высокая прочность) и быть способным поглощать большое количество энергии, не разрушаясь (высокая устойчивость к разрывам). Однако существуют проблемы с текущими решениями, такими как кевлар, который изготавливается из арамидных волокон. Когда учёные пытаются сделать эти волокна прочнее, они часто становятся более хрупкими, что затрудняет одновременное достижение обоих свойств. Это распространённый компромисс в материаловедении при попытке улучшить общие характеристики материала.
Но после шести лет работы над этой проблемой Цзинь Чжан из Пекинского университета, Китай, и его коллеги нашли решение. Они создали новый тип волокна, объединив два материала: гетероциклический арамид, высокопроизводительное волокно, похожее на кевлар, и обработанные длинные углеродные нанотрубки (tl-SWNTs). Эти сверхпрочные углеродные трубки невероятно жёсткие и лёгкие, и намного тоньше человеческого волоса.
Ключ к созданию нового суперволокна был не только в их объединении, но и в том, как исследователи их выровняли. Они заставили арамидные цепи и углеродные нанотрубки быть прямыми и параллельными друг другу. Этого удалось достичь, сделав базовое арамидное волокно более гибким, а затем использовав многоэтапный процесс растяжения, чтобы идеально выровнять полимерные цепи и нанотрубки. Это выравнивание имеет решающее значение, поскольку оно настолько плотно скрепляет компоненты, что при ударе цепи не могут проскользнуть мимо друг друга. Поэтому материал может поглощать больше энергии, не разрушаясь.
Учёные подвергли своё новое волокно высокоскоростным испытаниям, включая баллистические тесты, аналогичные тем, что используются для бронежилетов. Оно достигло динамической прочности, значительно превышающей существующие волокна, а его способность поглощать энергию более чем удвоила предыдущий рекорд, достигнув 706,1 мегаджоулей на кубический метр. Когда это новое суперволокно вплетено в ткань, оно демонстрирует превосходные противопульные характеристики по сравнению с текущими защитными тканями.
«Наше исследование не только представляет эффективную стратегию для изготовления арамидных волокон со сверхвысокой динамической прочностью, а также с самой высокой зарегистрированной динамической устойчивостью к разрывам, но и даёт новое понимание механизмов», — написали авторы в своей статье.
В конечном итоге, если это волокно будет использовано, оно может сделать будущее защитное снаряжение значительно легче, тоньше и безопаснее.
© 2025 Science X Network
More from [Materials and Chemical Engineering](https://www.physicsforums.com/forums/materials-and-chemical-engineering.105/)