Naukowcy z MIT stworzyli ultralekki materiał, wytrzymalszy od kevlaru
- Dodał: Damian Olszewski
- Data publikacji: 26.06.2021, 19:59
Inżynierowie z MIT, Caltech i ETH Zürich opracowali niezwykle lekki materiał, który powstał z precyzyjnie ukształtowanych nanostruktur. Naukowcy są przekonani, że tworzywo może być obiecujące w przypadku lekkich pancerzy, powłok ochronnych czy osłon przeciwwybuchowych.
Ultralekki materiał jest wytwarzany przy użyciu rozpórek węglowych w skali nanometrycznej, dzięki czemu materiał jest bardzo wytrzymały i zapewnia dużą wytrzymałość mechaniczną.
Materiał przetestowano, wystrzeliwując w jego kierunku mikrocząsteczki z ponaddźwiękową prędkością. Badacze odkryli, że materiał zapobiega przedzieraniu się przez niego miniaturowych cząsteczek, mimo że jest cieńszy od ludzkiego włosa. Zdaniem zespołu, w porównaniu ze stalą, kevlarem, aluminium i innymi odpornymi materiałami o podobnej wadze, nowe tworzywo skuteczniej pochłania uderzenia.
Nowatorski materiał powstał w Caltech w Kalifornii, z użyciem litografii dwufotonowej. Technika ta wykorzystuje laser o dużej mocy do zestalania mikroskopijnych struktur w żywicy światłoczułej. Naukowcy skonstruowali powtarzający się wzór o bardzo szczególnym kształcie, znanym jako tetra-kaidekahedron.
Gdy struktura ukształtowała się, naukowcy spłukali resztki żywicy. Następnie umieścili konstrukcję w wysokotemperaturowym piecu próżniowym, aby przekształcić polimer w węgiel, uzyskując zaprojektowany ultralekki materiał węglowy. Aby przetestować materiał w warunkach ekstremalnego odkształcenia, zespół przeprowadził eksperyment z uderzeniem mikrocząstek w MIT, wykorzystując laserowe testy uderzeniowe cząstek. W tym teście zastosowano cząstki tlenku krzemu o szerokości 14 mikronów. Zespół dostosował cząstki do prędkości od 40 do 1100 metrów na sekundę. Eksperymenty pokazały, że materiał może pochłaniać dużo energii, a cząsteczki nie przenikają materiału.