Физики изучили ультратонкий материал, останавливающий пули на лету

Физики изучили ультратонкий материал, останавливающий пули на лету

Физики из университета Райса (Rice University) и Массачусетского технологического института (MIT) изучали свойства полиуретана. Макроскопические баллистические тесты показали, что этот полимерный материал может не просто останавливать на лету 9-миллиметровые пули, но и "заращивать" входные отверстия.

"Полимер останавливает и фактически запечатывает их в себе, — рассказывает один из руководителей исследования Нэд Томас (Ned Thomas), демонстрируя небольшой кусок прозрачного пластика с тремя застывшими в нём снарядами. – Макроскопического ущерба никакого нет, материал не подвёл, трещины не образовались. Вы по-прежнему можете видеть сквозь него".

Учёные решили разобраться, что происходит с этим необычным материалом при внезапном ударе пули, как происходит диссипация энергии. "Экспериментально полиуретан работает замечательно, но никто не понимал, почему", — добавляет Томас.

Проблема была в том, что никто не станет расчленять материал на слои и изучать их поведение на наноуровне. Это заняло бы слишком много времени. Для ускорения процесса исследователи решили создать модель, которая бы вела себя как полиуретан. В конце концов они остановили свой выбор на материале с длинным и труднопроизносимым названием – полистирен-полидиметилсилоксан диблок-сополимер.

Этот материал состоит из 20-нанометровых чередующихся слоёв полимеров, обладающих свойствами стекла (полистирен) и резины (полидиметилсилоксан). Под "оком" сканирующего электронного микроскопа его срез выглядит как поверхность вельвета.

Вместо пуль учёные использовали бусины из кремнезёма диаметром 3 микрометра. Стрелять ими непросто, поэтому в ход пошёл лазер, позволявший при помощи специальной подложки разогнать снаряды до нужной скорости (от 0,5 до 5 километров в секунду). После ударов сфер изменение структуры материала физики изучали при помощи того же сканирующего электронного микроскопа.

"После удара мы рассматривали поперечное сечение и видели, как глубоко входит сфера, что происходит с этими прекрасными параллельными слоями. Они рассказывали эволюцию проникновения снаряда и помогали понять, какие процессы могут происходить на наноуровне", — рассказывает Томас.

Американцы запускали "микропули" перпендикулярно и параллельно слоям. Так учёные выяснили, что важно, под каким углом миниснаряд входит в защитное покрытие. Для лучшей диссипации энергии удара необходимо, чтобы путь сферы был перпендикулярен поверхности. Тогда ударная волна частично отражается слоями, и материал лучше останавливает "нарушителя".

Что же касается механизма происходящих изменений, то физики установили, что деформация материала происходит следующим образом. При вхождении микропули слои сжимаются, как в стопке блинов, начинается скручивание и разделение структуры на фрагменты. При этом вместо трещин происходит практически мгновенное плавление и смешивание слоёв. Энергия разогнанной сферы заставляет жидкую фазу на доли секунды разогреться до 3000 °C. После материал столь же быстро снова затвердевает, запечатывая входное отверстие пули.

Учёные пришли к выводу, что структура из слоёв с разными свойствами на 30% лучше останавливает снаряд.

Понимание всех этих механизмов в дальнейшем поможет в разработке других стойких материалов, отмечают специалисты. В конце концов учёные хотели бы найти способы улучшения различных конструкций. Так, прозрачное и почти невесомое покрытие могло бы пригодиться для защиты лопастей турбин реактивных двигателей от разогнанных до высоких скоростей частичек пыли, космических спутников от микрометеоритов и даже обычных ветровых стёкол автомобилей от мелких камней.

Кроме того, методы, использованные в этом исследовании, сослужили бы хорошую службу при изучении других материалов, отличающихся небольшим весом и особой прочностью. Речь о нитриде бора, композитах на основе графена и углеродных нанотрубок.

Полный обзор работы американских учёных можно найти в статье в журнале Nature Communications. 

 

Также по теме: Американцы испытали пули с лазерным наведением на цель Новый камуфляж защитит солдат от укусов комаров и взрывов бомб Инфракрасный камуфляж превратит танки в коров Беспилотники научат понимать язык жестов

vesti.ru

Похожие новости:
Ученые создали наноматериал, останавливающий пули
Американские ученые совершили настоящее открытие – сделали наноматериал, который способен останавливать пули. Исследователи из США  давно уже работают над разработкой прочного и одновременно тонкого и легкого полимера, придет который на смену материалу, служащему основной для производства бронежилетов. ..
2012-11-19 2186 0 Технология
0
Разработана пена для остановки внутренних кровотечений
Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA) работает над созданием специальной пены, которая поможет остановить внутреннее кровотечение. Такие ранения представляют особую опасность, так как кровь невозможно остановить без хирургического вмешательства. Специалисты надеются, что новый препарат сохранит ..
2012-12-15 1784 0 Технология
0
Новая эпоха в развитии бронированного стекла
Последние сведения, поступившие от ученых, занятых работой с бронированным стеклом, говорят о новых достижениях. Современное стекло настолько крепко, что может выдержать даже попадание пули из крупнокалиберного пулемета и не разрушиться. Заказ на промышленное производство такого стекла поступил от НАТО. Им будут ..
2011-11-1 2730 0 Технология
1
"GPS-пушка" отправит полицейские погони в прошлое
Яростные полицейские погони - это один из частых эпизодов, встречающихся в голливудских боеквиках. Тем не менее, новая "GPS-пушка", принятая на вооружение в американской полиции, может сделать погони ненужными.  Необычная разработка получила название StarChase (можно перевести как "преследователь звезд"). Устройство выстреливает ..
2013-11-5 1691 0 Технология
0
Создан микробаллистический тест для испытания наноброни
Инженеры Массачусетского технологического института создали баллистический тест для испытания наноструктурированных видов брони. Принцип его работы и первые результаты опубликованы в журналеNature Communications, краткое содержание статьи приводит сайт института. Авторы работали с полимерной броней, состоящей из чередующихся слоев ..
2012-11-9 1447 0 Технология
0
В США проходит международный конкурс энергоэффективных домов
В США прошел Международный конкурс энергоэффективных домов. Мероприятие организовано министерством энергетики США и собрало 19 команд студентов-архитекторов из Америки, Китая и Новой Зеландии. Экспертная комиссия оценивала дома по десяти признакам, за каждый из которых был максимум 100 очков. Выиграла та команда, которая набрала ..
2011-10-27 1989 0 Технология
0
Радиационные технологии, или Как уберечься от террористов
Вчера в ВВЦ прошел круглый стол кластера ядерных технологий фонда «Сколково» на тему «Технологическая платформа «Радиационные технологии» для обеспечения безопасности: от идеи до продукта». Участники мероприятия обсудили состояние, перспективы и ограничения развития российского рынка, конкурентоспособность отечественных поставщиков, а также ..
2011-10-27 1609 0 Технология
0
В Армении рассчитана общая доля возобновляемой энергетики
Согласно расчётам, проведённым Министерством энергетики и природных ресурсов Армении, доля электроэнергии, вырабатываемой за счет возобновляемых источников энергии в стране, составляет около 7% в совокупной выработке. По словам министра энергетики и природных ресурсов Армении Левона Шахвердяна, по состоянию на прошлый ..
2011-10-27 1689 0 Технология
0
Электромобили - альтернативное будущее автопрома
В Москве на форуме по нанотехнологиям представлены новые электромобили, в том числе в сегменте общественного транспорта: электробус - тот же троллейбус, но непривязанный к электролинии.Источник: newstube.ru ..
2011-10-28 1521 0 Технология
0
Будущее - за пневмолифтами
Необычные «воздушные лифты» презентовали карагандинские ученые. Сделаны они на местном машиностроительном заводе. И как уверяют создатели, аналогов этим подъемникам нет во всем мире, сообщает «31 канал». Внешне пневмолифты похожи на поршень. В них нет привычных канатов и направляющих. Они работают на воздушной подушке. Сначала ..
2011-10-29 2677 0 Технология
0
Кольцевой воздушный ветрогенератор получил престижную награду
В ближайшие месяцы американские инженеры испытают систему генерации энергии, которая представляет собой парящий в небе пропеллер в надувной оболочке. На полукилометровой высоте скорость ветра в семь раз выше, чем у верхушек 100-метровых наземных ветряков. А с ускорением воздушных потоков мощность ..
2011-10-29 2738 0 Технология
0
Эконоватор обещает накачать нефти из старых шин
ЗАО «Эконоватор», контролируемое группой воронежских предпринимателей, планирует построить в Бобровском районе предприятие по переработке автопокрышек в синтетическую нефть и технический углерод мощностью переработки 40 тыс. т в год. Стоимость проекта составит около 1 млрд руб., завод может быть построен ..
2011-10-29 2755 0 Технология
0
Высокие технологии натолкнулись на закон
Выход на IT-рынок в России затруднен законодательными препонами и бизнес-стереотипами. Такой диагноз финансированию высокотехнологичной индустрии сделали сами инвесторы и юристы. Впрочем, создатели программного обеспечения все еще настроены на развитие инновационного процесса. Несмотря на "Сколково" и устремление России к инновациям, развитию самой ..
2011-10-29 1375 0 Технология
0
В СССР были поезда быстрее Сапсана, где они?
«Безумный! Почто желаешь познати тайну, которую я сокрылот смертных непроницаемым покровом неизвестности?Почто, о дерзновенный! познати жаждешь то, чтоедина мысль предвечная постигать может? Ведай,что неизвестность будущего соразмернабренности твоего сложения…»«Путешествие из Санкт-Петербурга в Москву», Александр Радищев,1790 годВведениеМатериал ..
2011-10-30 4578 2 Технология
0
РОСНАНО начинает сотрудничество с Ярославской областью
27 октября в Москве на IV Международном форуме «Rusnanotech-2011» был подписан договор о сотрудничестве между ОАО «РОСНАНО», Фондом инфраструктурных и образовательных программ и правительством Ярославской области. Достигнутое соглашение будет действовать до 2015 года. Новый проект «РОСНАНО» предполагает плотное взаимодействие в области образования, ..
2011-10-30 1826 0 Технология
1