Группа исследователей из Массачусетского Технологического Института, Института солдатских нанотехнологий (ISN), Калифорнийского технологического института, Высшей технической школы Цюриха и Исследовательской лаборатории армии США, использовала технологию 3D-печати на наноуровне для создания материала, который, как сообщается, более может останавливать снаряды, более эффективно, чем кевлар или сталь.
Разработанный материал состоит из взаимосвязанных тетракаидекаэдров, структур с 14 гранями, состоящих из углеродных стоек, расположенных с помощью двухфотонной литографии. Хотя прочность наноархитектурных материалов ранее изучалась при сжатии и растяжении, команда стремилась исследовать то, как такой материал может выдержать высокоскоростные удары.
Печать наноархитектурного материала с определенной структурой производилась с помощью двухфотонной литографии. Затем напечатанные структуры были подвергнуты пиролизу для преобразования полимера в пиролитический углерод.
Были созданы две версии ультратонкого материала с различной плотностью, которые затем подвергались ударному воздействию микрочастиц диаметром 14 микрон со скоростью от 40 до 1100 метров в секунду. Более плотная версия материала оказалась более устойчивой, т.к. микрочастицы внедрялись в материал, а не пробивали его, как это было бы в случае с полностью плотными полимерами или углеродными листами той же толщины.
По словам команды исследователей, наноархитектурный материал в соотношении масса снаряда / масса материала превзошел сталь по прочности более чем на 100 процентов, а кевларовые композиты - более чем на 70 процентов.
"Исторически сложилось так, что такая геометрия используется в пенопластах, смягчающих энергию, - отметил Карлос Портела, доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института и ведущий автор исследования. - В то время как углерод обычно хрупкий, расположение и малые размеры стоек в нано-архитектурном материале приводят к созданию резиновой архитектуры с преобладанием изгиба. Мы показали, что материал может поглощать большое количество энергии благодаря этому механизму ударного уплотнения стоек на наноуровне по сравнению с чем-то полностью плотным и монолитным, не имеющим наноархитектуры".
Более подробную информацию о новом наноархитектурном материале можно найти в статье "Supersonic Impact Resilience of Nanoarchitected Carbon".
поделиться статьей с друзьями
добавить сообщение