Ученые нашли новый способ объединения молекул в прочный, гибкий двумерный материал. Открытие, вдохновленное кольчугой, может изменить представление о броне в будущем.
Группа исследователей под руководством специалистов Северо-Западного университета в США разработала, возможно, первый двумерный механически соединенный материал, похожий на звенья кольчуги. Материал обладает исключительной гибкостью и прочностью, что дает многообещающие возможности для применения в таких изделиях, как легкие бронежилеты и баллистические ткани.
Материал создан на наноуровне — то есть его отдельные компоненты измеряются в нанометрах. Технически это полимер, и вещество состоит из крупных молекул, включающих в себя более мелкие химические элементы-мономеры.
В 2D-материале с полимерной структурой работают механические связи — связи с физическим взаимодействием, в отличие, например, от ковалентных связей, предполагающих обмен электронами. В материале 100 трлн механических связей на 1 см2. По словам исследователей, это самая высокая плотность механических связей в принципе.
«Мы создали совершенно новую полимерную структуру. Это похоже на кольчугу в том смысле, что ее нелегко разорвать, потому что каждая из механических связей может немного смещаться. Если вы потянете за нее, она может рассеивать приложенную силу в нескольких направлениях. А если вы захотите разорвать ее, вам придётся ломать ее во многих, очень многих местах», — отметил соавтор исследования Уильям Диктел из Северо-Западного университета.
Предыдущие исследователи получали полимеры с механическими связями в очень небольших количествах, которые было бы трудно производить массово. Однако американские исследователи получили более 0,5 кг материала, и считают, что это не предел.
Даже небольшой процент новой полимерной структуры может улучшить качество других веществ. Ученые также создали материал, состоящий на 97,5% из волокна Ultem (чрезвычайно прочного материала из того же семейства, что и кевлар) и на 2,5% из 2D-полимера, и пришли к выводу, что смесь сильно повышает прочность первого материала. Невероятно прочный и гибкий материал может стать броней будущего.
Инженер воссоздал в реальности пуленепробиваемый костюм Джона Уика
Создано огнестойкое покрытие для ткани, которое наносится в один шаг