Пуленепробиваемая ткань с добавлением углеродных нанотрубок прочнее кевлара

Лист ткани, который в три раза прочнее кевлара, может остановить пулю, несмотря на толщину всего 1,8 миллиметра, благодаря добавлению углеродных нанотрубок, которые удерживают его молекулы в правильном положении.

Новый материал настолько прочен, что его лист толщиной всего 1,8 миллиметра может остановить пулю, что делает его намного прочнее кевлара и, возможно, самой прочной тканью из когда-либо созданных.

Пуленепробиваемые жилеты работают, распределяя энергию снаряда по сети соединённых волокон. В случае кевлара эти волокна изготовлены из арамидов — группы полимерных цепей, известных своей чрезвычайной прочностью. Однако под действием экстремальных нагрузок эти полимерные цепи могут соскальзывать, что снижает их защиту.

В течение последних шести лет Цзинь Чжан из Пекинского университета (Китай) и его коллеги пытались разработать еще более прочные материалы, чем кевлар или Dyneema, которые представляют собой другой вид полиэтиленового волокна и часто упоминаются как самые прочные ткани в мире.

«Сверхвысокая динамическая прочность и ударная вязкость критически важны для волокнистых материалов, используемых в системах защиты от ударов», — говорит Чжан. «К ним относятся пуленепробиваемая броня, транспортные средства и самолёты».

Теперь его команда разработала метод совмещения углеродных нанотрубок с цепями арамидного полимера, чтобы предотвратить проскальзывание молекул. «Наше новое волокно значительно превосходит все известные макроскопические высокопроизводительные полимерные волокна», — говорит Чжан. «Наша ткань превосходит кевлар на 100%.»

По словам Чжана, новый материал представляет собой «искусственно изготовленный композит из углеродных нанотрубок и гетероциклического арамида», но он надеется придумать ему более звучное название, например, кевлар, «впоследствии».

Поскольку этот материал прочнее кевлара, тот же пуленепробиваемый эффект достигается при гораздо меньшем расходе материала. Один слой ткани имеет толщину примерно 0,6 миллиметра и способен снизить скорость пули, летящей со скоростью 300 метров в секунду, до 220 м/с, говорит Чжан. «Исходя из расчётов поглощения энергии, примерно трёх слоёв ткани достаточно, чтобы остановить пулю», что составляет общую толщину 1,8 мм. Для сравнения, для остановки той же пули кевлар должен иметь толщину не менее 4 мм.

Джули Кэрни из Сиднейского университета (Австралия) считает, что сочетание арамидных волокон и ориентированных углеродных нанотрубок является инновационным.

«Этот подход потенциально может быть использован для производства других новых композитов», — говорит Кэрни. Она также отмечает, что данная производственная стратегия совместима с существующими промышленными процессами, что делает её перспективной для масштабируемого производства и внедрения в реальных условиях.

«Для личной и военной защиты эти материалы можно использовать для создания более легких и эффективных бронежилетов и брони, повышая безопасность без ущерба для мобильности», — говорит она.

DOI материала : 10.1016/j.matt.2025.102496

Источник: www.newscientist.com