Nowy materiał jest tak silny, że zaledwie 1,8-milimetrowa grubość arkusza może zatrzymać kulę, co czyni go znacznie mocniejszym od Kevlaru i prawdopodobnie najmocniejszym materiałem w historii.
Kamizelki kuloodporne działają poprzez rozprowadzanie energii pocisku przez sieć połączonych włókien. W przypadku Kevlaru te włókna są wykonane z aramidów, grupy ketonów polimerowych znanych z ich ogromnej wytrzymałości. Jednak w warunkach ekstremalnego stresu te łańcuchy polimerowe mogą się przesuwać, ograniczając ochronę, jaką oferują.
Przez ostatnie sześć lat Jin Zhang z Uniwersytetu Pekińskiego w Chinach oraz jego koledzy starali się opracować jeszcze silniejsze materiały od Kevlaru lub Dyneemy, która jest innym rodzajem włókna polietylenowego i często określana jako najmocniejszy materiał na świecie.
„Ultra-wysoka dynamiczna wytrzymałość i twardość są kluczowe dla włókien w zastosowaniach ochrony przed uderzeniami,” mówi Zhang. „W tym kwestie zbrojeniowe zabezpieczające przed kulami, pojazdy i samoloty.”
Teraz jego zespół opracował metodę ustawiania nanorurek węglowych z łańcuchami polimeru aramidowego, aby uniemożliwić przemieszczanie się molekuł. „Nasze nowe włókno znacząco przewyższa wszystkie zgłoszone makroskopowe wysoko wydajne włókna polimerowe,” mówi Zhang. „Nasz materiał przewyższa w pełni Kevlar.”
Nowy materiał to „wytwarzany kompozyt z nanorurek węglowych / heterocyklicznego aramidu”, mówi Zhang, ale mam nadzieję, że w przyszłości wymyśli bardziej pomysłową nazwę na kształt Kevlaru.
Ponieważ materiał jest silniejszy od Kevlaru, ten sam efekt kuloodporności można osiągnąć zdecydowanie mniejszą ilością materiału. Jedna warstwa tkaniny ma około 0,6 milimetra grubości i jest w stanie zmniejszyć prędkość kuli podróżującej z prędkością 300 metrów na sekundę do 220 m/s, mówi Zhang. „Na podstawie obliczeń absorpcji energii, około trzech warstw tkaniny wystarczy, by zatrzymać kulę,” tworząc łączną grubość 1,8 mm. W porównaniu, Kevlar musi mieć co najmniej 4 mm grubości, aby zatrzymać tę samą kulę.
Julie Cairney z Uniwersytetu Sydney w Australii, mówi że połączenie włókien aramidowych i zorientowanych nanorurek węglowych jest innowacyjne.
„Ten podejście mogłoby potencjalnie być wykorzystane do produkcji innych nowych kompozytów,” mówi Cairney. Dodaje również, że strategia produkcyjna jest zgodna z istniejącymi procesami przemysłowymi, co czyni ją obiecującą dla produkcji w dużej skali i przyjęcia w realnym świecie.
„Dla ochrony osobistej i wojskowej, te materiały mogą być wykorzystane do lepszych, bardziej skutecznych kamizelek kuloodpornych i zbroi, poprawiając bezpieczeństwo bez poświęcania mobilności,” mówi.
