Το νανοκατασκευασμένο «τετρακαδρώνιο» ξεπερνά τα αλεξίσφαιρα Kevlar – TechCrunch

Ερευνητές στο Με Και το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Καλιφόρνιας Έφτιαξαν ένα νανομηχανικό υλικό που θα μπορούσε να είναι ισχυρότερο από υλικά όπως ο Kevlar ή ο χάλυβας. Κατασκευασμένο από υλικό “τετρακαϊδεκαεδρών” που συνδέεται με άνθρακα, απορρόφησε την επίδραση του μικροσκοπικού μολύβδου με έναν καταπληκτικό τρόπο.

Η μελέτη, με επικεφαλής τον Carlos Portela του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, στόχευε να δει εάν τα νανοδομημένα υλικά – δηλαδή, σχεδιασμένα και κατασκευασμένα σε κλίμακα νανομέτρων – θα μπορούσαν να είναι μια βιώσιμη πορεία προς την υψηλή εκρηκτική πανοπλία σώματος, πανοπλία σώματος και άλλα προστατευτικές επιφάνειες.

ιδέα τετράεδροςΩστόσο, το υποκείμενο υλικό δεν είναι νέο. Ο Λόρδος Κέλβιν τον 19ο αιώνα πρότεινε μια πολύπλοκη κατηγορία 14 πλευρών ενός πολυεδρού (υπάρχουν περίπου 1,5 δισεκατομμύρια πιθανές παραλλαγές) ως μία από τις πιο θεωρητικά αποτελεσματικές τάξεις για να συμπληρωθούν με αντίγραφα αυτού.

Η Portela και οι συνάδελφοί της αναρωτήθηκαν αν πολλά από αυτά τα πολυέδρα θα μπορούσαν να γεμιστούν σε ένα μικρό, διασυνδεδεμένο χώρο, θα χρησιμεύσουν ως αποτελεσματικοί αμορτισέρ; Αυτά τα υλικά δοκιμάστηκαν με αργές παραμορφώσεις αλλά όχι τόσο ισχυρά αποτελέσματα όπως θα αναμενόταν από μια σφαίρα ή μικρομετεωρίτη.

Για να το μάθουν, συνέθεσαν συστάδες του υλικού με τεχνικές νανογραφίας και ψήνουν την προκύπτουσα δομή μέχρι να είναι καθαρός άνθρακας. Στη συνέχεια, πυροβόλησαν αυτές τις δομές άνθρακα με σφαίρες οξειδίου του πυριτίου πλάτους 14 μικρών που κινούνται πολύ πάνω από την ταχύτητα του ήχου (αν και η σύγκριση σε αυτές τις κλίμακες είναι λίγο περίεργη).

Οι δομές άνθρακα, ειδικά οι πυκνότερες, απορροφούν την πρόσκρουση πολύ καλά, σταματώντας τα νεκρά σωματίδια – και κρίσιμα, παραμορφώνοντας αλλά όχι θρυμματίζοντας.

“Δείχνουμε ότι το υλικό μπορεί να απορροφήσει μεγάλη ενέργεια λόγω του μηχανισμού συμπίεσης κραδασμών των στηριγμάτων στη νανοκλίμακα σε σχέση με κάτι που είναι πυκνό και πλήρως μονολιθικό, όχι νανο-συνεκτικό”, δήλωσε η Portella σε δελτίο τύπου που περιγράφει την ανακάλυψη . “Η ίδια ποσότητα μάζας του υλικού μας θα ήταν πιο αποτελεσματική στη διακοπή ενός βλήματος από την ίδια ποσότητα μάζας με τον Kevlar.”

Είναι ενδιαφέρον ότι οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ήταν σε θέση να μοντελοποιήσουν καλύτερα τις επιπτώσεις και τις ζημιές χρησιμοποιώντας μεθόδους που χρησιμοποιούνται συνήθως για να περιγράψουν μετεωρίτες που επηρεάζουν την επιφάνεια του πλανήτη.

Αυτό είναι απλώς ένα προκαταρκτικό εργαστηριακό αποτέλεσμα, οπότε οι στρατιώτες δεν θα φορούν γιλέκα τετραέδρον αλεξίσφαιρα σύντομα, αλλά η εμπειρία δείχνει σίγουρα υπόσχεση με αυτήν την προσέγγιση. Εάν η ομάδα είναι σε θέση να βρει έναν τρόπο για την κατασκευή του υλικού σε μεγάλη κλίμακα, θα μπορούσε να είναι χρήσιμο σε όλους τους κλάδους.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό υλικά της φύσης.