Нещодавно італієць Нікола Пуньо розробив методику, яка дозволяє зібрати з будь-яких волокон надміцну тканину, що витримує впритул постріл з автоматичної зброї. Вчений упевнений, що якщо її застосувати до тих матеріалів, що самі по собі мають велику ударну в’язкість, то вийде покриття, якому не страшні найсильніші удари.
Нагадаємо, що під ударною в’язкістю розуміють ту кількість енергії зовнішнього впливу, яку може поглинути матеріал на одиницю ваги до свого повного руйнування. Слід зауважити, що для кожного типу волокон цей показник різний – наприклад, кевлар, з якого виготовляються бронежилети, володіє максимальною ударною в’язкістю в 80 джоулів на грам. Однак цей один з найміцніших штучних матеріалів не йде ні в яке порівняння з різноманітними природними волокнами.
Так, згідно з дослідженнями павутина звичайного павука має ударну в’язкість в 170 Дж / г. Рекордом є павутина, що виробляє мадагаскарський павук Дарвіна (Caerostris darwini) – нитки, з яких цей мисливець встановлює свої гігантські (до 28 квадратних метрів площі) ловчі сітки мають ударну в’язкість в 390 Дж / г. До речі, для порівняння – енергія кулі пістолета Макарова дорівнює всього-300 Дж / г, так що бронежилет з даного матеріалу є абсолютно непробивним для пістолета навіть з близької відстані.
Однак досі вчені так і не змогли налагодити промислове виробництво павутини для того, щоб виготовляти з неї надміцний одяг. Тому почали шукати аналогічні матеріали серед синтетичних речовин. І ось нещодавно в цій царині намітився істотний прорив – вчений з Трентський університету (Італія) Нікола Пуньо повідомив про те, що йому вдалося отримати штучний матеріал, ударна в’язкість якого дорівнює 1070 Дж / г (тобто бронежилет з такого матеріалу не пробиває куля автомата Калашникова, випущена з 300 метрів – в таких умовах її енергія становить всього-843 Дж / г). І, за словами дослідника, це ще не межа!
Задум італійського вченого був достатньо простий – він, вивчаючи властивості волокон, їх витривалість при різних навантажень ззовні, зауважив, що найбільш сильний опір матеріалу виникає тоді, коли при впливі на волокна вони починають ковзати через петлю до тих пір, поки скріплюючий їх вузол не розв’яжеться (і, відповідно, матеріал не зруйнується). Нікола Пуньо відзначає, що подібний принцип вже давно використовується людьми – наприклад, при швартуванні судна під час шторму моряки роблять саме такий вузол, який дозволяє кораблю витримувати досить сильні удари хвиль. Причому експериментально доведено, що найкраще в даній ситуації використовувати так званий потрійний ковзний вузол.
Саме його і вирішив випробувати вчений, проводячи експерименти на синтетичному волокні Endumax, чия ударна в’язкість в звичайному стані складає приблизно 44 Дж / м. Зробивши з цих волокон матеріал, структура якого на мікроскопічному рівні представляла собою досить складний і чудернацький візерунок з петель, Нікола Пуньо став піддавати його різним навантаженням. В результаті досліднику вдалося досягнути ударної в’язкості сконструйованого ним полотна в 1070 Дж / г, тобто в тринадцять разів вище, ніж у кевлара.
Але в тому-то і весь фокус, що спочатку конструкція робилася з волокон, які не володіли особливою міцністю. А що буде, якщо подібне сплести з того ж кевлара? Або з надміцних волокон, які складають полімери з вуглецевих нанотрубок – вони самі по собі мають ударну в’язкість в 970 Дж / г? Цілком очевидно, що таким чином може вийти матеріал, який не зможе пробити навіть куля з сучасної автоматичної зброї, випущена з відстані менше, ніж в один метр!
Нікола Пуньо зауважує, що немає жодних причин, які б завадили скласти з таких петель будь-яке синтетичне волокно. Тобто, на його думку, кожен матеріал, якщо його внутрішня структура являє собою саме цей візерунок, буде надміцним, незалежно від характеристик його складових. Зараз дослідник хоче спробувати створити за допомогою відкритого ним методу подібну конструкцію з графену – за розрахунками, це волокно має володіти ударною в’язкістю до 100 000 Дж / м.
І що найцікавіше – матеріали, зроблені із застосуванням «вузлів Пуньо» коштуватимуть рівно стільки ж, скільки їх аналоги, позбавлені цієї структури. Тобто можна буде налагодити комерційне виробництво надміцних полотен для всіх галузей господарства по тим самим цінам! Єдине, що потрібно буде змінити, так це метод скріплення волокон. Однак Нікола Пуньо впевнений, що ця модифікація не зажадає серйозних грошових витрат …
Натхнення: http://www.nanonewsnet.ru