Недавние эксперименты в лабораториях Массачусетского технологического института с использованием новых подходов к 3D-печати с нанотехнологиями позволили получить решетчатую структуру, способную при значительно меньшем весе эффективнее кевлара или стали удерживать стрелковые снаряды. Источник: ArmyTimes.
Достижение американских исследователей, финансируемых Пентагоном, может привести к созданию нового материала для легких бронежилетов, противовзрывных щитов и иного защитного снаряжения для солдат будущего.
Проведенные в Институте солдатских нанотехнологий (ISN) при партнерстве с тремя технологическими университетами США показали, что полимер с «решетчатой» структурой, созданной с использованием нанотехнологий, может выдерживать большую ударную силу и «более эффективно» предотвращает проникновение, чем традиционные материалы.
По объяснению доктора Джеймса Берджеса, менеджера программы ISN, испытанный в лаборатории на стойкость к сильным ударам полимерный материал работает лучше традиционной брони благодаря большему числу слоев материала на меньшем пространстве.
В качестве примера он привел мотоциклетный шлем. Оболочка шлема твердая снаружи и выдерживает сильный удар, прежде чем растрескается. Но если бы та же самая оболочка содержала в себе множество крошечных слоев, то их комбинация с промежуточными микропустотами обеспечили бы более высокое сопротивление ударной нагрузке.
Берджес пояснил, что добиться этого с привычными материалами вроде стали и даже кевлара практически невозможно. Но микронанотехнологии дают возможность использования новых подходов при создании сложных структур.
Доктор Карлос Портела сообщил изданию ArmyTimes, что работа по созданию наноброни выполняется с использованием полимерного материала фоторезист, принимающего форму в зависимости от направленного облучения лазером.
«Этот метод фактически представляет собой 3D-печать в наномасштабе, где сильно сфокусированный лазер воздействует на каплю фоторезиста в трех измерениях, отверждая ее на определенных микроучастках до создания полной структуры», — объяснил Портела.
По его словам, ключевой особенностью нового процесса, протестированного исследователями, является возможность изготовления практически любой вообразимой трехмерной формы на невиданных ранее уровнях. Это означает, что создаваемый материал будет более жестким и прочным в сравнении с подобными материалами, полученными традиционными методами производства.
Как отметил Джеймс Берджес, текущие исследования ISN направлены на облегчение шлемов и бронежилетов за счет использования новых материалов и конфигураций, с целью достижения большей защиты при меньшем весе снаряжения.
И хотя созданная технология не готова в полной мере к использованию и внедрению, лабораторные исследования дают ученым и армейским дизайнерам много возможностей для дальнейшей работы.
«Знания, полученные в этом исследовании… обеспечат [ISN] технологическими принципами построения ударопрочных и сверхлегких материалов для броневых материалов и взрывозащищенных щитов, необходимых в оборонной и космической разработках», — сообщила соавтор исследования профессор Джулия Грир, специалист Калифорнийского технологического института, в чьей лаборатории был изготовлен материал.
Одним из препятствий, отметил Берджес, будет увеличение производства. Материал необходимо производить в больших количествах, чтобы использовать в полевых условиях. Но первый шаг – его создание – уже обнадеживает.
«Материалы с наноархитектурой действительно многообещающие в качестве бронезащиты, снижающей ударные нагрузки», — сообщил Карлос Портела. «Мы еще многого о них не знаем и продолжим исследования, чтобы подробно изучить их и вывести в массовое производство».