Броня легка, гнучка, непробивна

Сучасні засоби індивідуального захисту, зокрема бронежилети та шоломи, усе частіше стикаються з дилемою: чим вищий рівень захисту, тим важчими і менш зручними вони стають. Ідеальною формулою могла б стати броня, яка у звичайних умовах залишається легкою та гнучкою, але в момент удару миттєво перетворюється на непробивний бар’єр. Саме таку технологію запропонували дослідники Міського університету Нью-Йорка (CUNY). Вони представили матеріал, який за зовнішнього впливу швидко твердне.

В основі нового матеріалу лежить графен – найтонший у світі матеріал, що складається з одного шару атомів вуглецю, збудованих у гексагональну решітку. Графен уже давно вважається диво-матеріалом через свою надзвичайну міцність, гнучкість та електропровідність. Однак учені пішли далі, вони склали два шари графена разом з точним кутом зміщення, піддали їх певній структурній напрузі та домоглися того, що під час раптового навантаження (наприклад, у разі попадання кулі) матеріал різко змінює свою внутрішню структуру та стає супертвердим і міцним.

У звичайних умовах подвійний графен залишається гнучким і м’яким. Але коли на нього різко діє велика сила, виникає миттєвий фазовий перехід. Вуглецеві зв’язки всередині матеріалу перевпорядковуються, утворюючи короткочасно структуру, аналогічну алмазу. Цей процес називається ударно-індукованою фазуючою трансформацією, і він відбувається за частки наносекунди. Як тільки вплив припиняється, структура повертається у вихідний стан. Це робить матеріал не тільки надміцним у момент небезпеки, а й придатним для повторного використання без втрати властивостей.

Значення цього винаходу важко переоцінити. Сучасні бронежилети з кевлару чи вуглецевих волокон ефективні, але громіздкі. Тоді як новий матеріал товщиною, що вимірюється в нанометрах, може забезпечити такий самий або навіть кращий захист. Це відкриває можливості для створення надлегких бронежилетів, які носитимуться, як звичайний одяг, не обмежуючи рухів.

Новий матеріал може знайти застосування не лише у військовій справі, але й в авіації та космонавтиці, де кожен грам ваги критично важливий. Завдяки гнучкості у звичайних умовах матеріал ідеально підходить для гнучкої електроніки, захисту смартфонів і пристроїв тощо.

Поки що він пройшов лабораторні випробування, але вчені вже працюють над масштабованістю його виробництва. У перспективі матеріал планують використовувати для інтеграції його у тканини, пластикові композити та навіть як напилення на металеві поверхні. Нова технологія може змінити не тільки якість і рівень військового захисту, а й дизайн гаджетів, архітектуру будівель, захист транспортних засобів тощо.

За матеріалами ЗМІ