Исследователи постоянно находятся в поисках новых материалов, обладающих нужными им свойствами и характеристиками. В основе многих из них лежат углеродные нанотрубки, добавив которые, учёные из Университета Висконсин-Мэдисон создали новый наполнитель с отличным амортизирующим эффектом.

Нанотехнологии

В сравнительно недалёком прошлом учёные обнаружили, что наноматериалы могут обладать особыми свойствами. Вероятно, самым ярким тому примером может послужить графен, особая форма углерода, а представляет он собой тот же самый графит, но толщиной всего в одну молекулу. Получают его очень просто, для этого его отслаивают от большого пласта графита. В первый раз его получили в лабораторных условиях именно таким образом, использовав для этого обычный скотч и многократно отделяя с его помощью тончайшие слои. Сам по себе графит – это мягкий материал, обладающий определённой электропроводностью, но в виде графена он приобретает совершенно особенные качества. Тем не менее существует ещё одна форма углерода, производная графена, оказавшаяся не менее полезной.

Углеродные нанотрубки – этот тот же графен, но свёрнутый в трубку, чей диаметр тоже находится в нанометровых пределах. Этот материал обладает огромным потенциалом из-за уникальных свойств, таких как высокая электропроводность, огромная прочность и упругость. Учёные научились их создавать во множестве форм: короткими, очень длинными или двойными (одна в другой), в зависимости от желаемых свойств материала и способа применения. Затем их используют в научных целях, в технике или в разработке новейших материалов. К примеру, сотрудники Университета Висконсин-Мэдисон на их основе создали амортизационную пену.

Идеальная защита от удара

В целом ряде случаев человек вынужден использовать дополнительную защиту, чтобы уберечь себя от возможных травм. Для этого широко применяются защитные средства, в конструкцию которых входят амортизирующие материалы. К примеру, в мотоциклетных шлемах внешняя твёрдая оболочка из высокопрочных композитов защищает от механических повреждений, а внутренняя должна поглотить энергию удара. Для этого используются пористые материалы, но они недостаточно эффективны. Поэтому учёные решили создать новый, более эффективный и энергоёмкий, а основой для него послужили углеродные нанотрубки.

В пенистом материале основную часть объёма занимает воздух, что и делает его наиболее подходящим для гашения кинетической энергии. По мнению учёных, то же самое могут делать и углеродные нанотрубки, но с большей эффективностью. Они сумели ориентировать их в пространстве вертикально, скрепив между собой. В результате получилась своеобразная углеродная «пена» с микроскопическими порами. Сами по себе нанотрубки обладают большой прочностью и эластичностью, поэтому новый материал во время испытаний показал отличные результаты. Всего учёные перебрали 60 комбинаций основных параметров, таких как диаметр цилиндров, толщина их стенок и размер зазоров между ними. В самом лучшем варианте энергопоглощение в 18 раз превысило параметры наполнителя, который используется в военных шлемах.

По мнению учёных, углеродную пену, изготовленную подобным образом, можно использовать для изготовления средств персональной защиты, например, шлемов разного назначения, включая рабочие и мотоциклетные, или бронежилетов, а также любых защитных конструкций.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!