Tkan od niti tanjih od ljudske kose, novi materijal može apsorbirati udare mikročestica koje putuju nadzvučnom brzinom, pokazao je eksperiment u laboratoriju MIT-a.
Inženjeri s Caltecha, MIT-a i ETH-a u Zürichu razvili su nano materijal, izrađen od ugljičnih nanovlakana, koji projektile zaustavlja učinkovitije od kevlara, materijala koji se obično koristi u personalnoj zaštitnoj opremi.
Iznenađujuće osobine
Projekt je pokrenula Julia R. Greer, profesorica nauke o materijalima, mehanike i medicinskog inženjerstva na Caltehu. Nano strukturirani materijali imaju strukturu u nanometarskom mjerilu i pokazuju neobična, često iznenađujuće osobine, poput izuzetno lagane keramike koja se nakon stiskanja vraća u izvorni oblik, kao spužva.
Saznanja iz rada, objavljenog u magazinu Nature Materials, mogla bi pomoći pri izradi ultra lakih materijala otpornih na udarce. Ti bi se materijali koristili u izradi oklopa, zaštitnih premaza i štitova otpornih na eksploziju pa bi bili idealni za primjenu u obrambenoj industriji i svemirskim programima, uvjerena je Greer.
Materijal čije su niti tanje od ljudske kose, sastoji se od međusobno povezanih tetradekahedrona od pirolitičkih ugljika. Riječ je o strukturama s 14 lica koje ponekad nazivaju i “Kelvinovim stanicama” u čast lorda Kelvina, fizičara koji je smatrao da bi to bio najbolji oblik za popunjavanje praznog trodimenzionalnog prostora objektima jednake veličine, koristeći pritom minimalnu površinu.
Pirolitički ugljik
Ova se geometrija tradicionalno pojavljuje u pjenama za smanjivanje energije, objašnjava Carlos Portela, docent strojarstva na MIT-u i suautor rada, u čijem su laboratoriju istraživali upotrebu pjenastih struktura koje bi kruti ugljik učinile fleksibilnijim.
Izradili su materijal od fotoosjetljivog polimera koristeći dvofotonsku litografiju, tehniku koja koristi brzi laser velike snage za učvršćivanje i oblikovanje mikroskopskih struktura. Strukture su potom pirolizirali – spaljivali na ekstremnim temperaturama kako bi polimer pretvorili u pirolitički ugljik.
Naučnici su tako stvorili dvije verzije materijala: gušću i rahliju. Obje verzije gađane su sfernim česticama silicijevog oksida promjera 14 mikrona. Čestice su putovale između 40 i 1100 metara u sekundi; za referencu, brzina zvuka iznosi 340 metara u sekundi.
