Прочный как сталь и легкий как пена: создан материал для брони нового поколения
Новинка может сделать шлемы, доспехи и детали транспортных средств более легкими, прочными и, что важно, многоразовыми.
Ключом к изобретению стали так называемые жидкокристаллические эластомеры (ЖКЭ). Это сети эластичных полимеров в жидкокристаллической фазе, которая придает им полезную комбинацию эластичности и стабильности. Обычно они используются для изготовления приводов и искусственных мышц в рамках задач робототехники, но для нового исследования ученые решили изучить способность этого материала поглощать энергию.
Команда разработала вещества, состоящие из наклонных балок LCE, зажатых между жесткими опорными конструкциями. Эта базовая единица повторялась на материале в несколько слоев, чтобы они изгибались с разной скоростью при ударе, эффективно рассеивая энергию.
В серии экспериментов команда проверила, насколько хорошо материал может выдерживать удары различной массы на разных скоростях. Образцы поразили объектами весом от 1,8 до 6,8 кг на скорости до 35,4 км/ч – испытания прошли успешно.
Броня будущего
Оказалось, что материал работал тем лучше, чем больше слоев клеточных прослоек в нем насчитывалось. Структура с четырьмя слоями, например, имела почти вдвое большую плотность поглощения энергии, чем однослойная структура. В будущем ученые планируют провести испытания на куда более высоких скоростях.
Исследователи говорят, что этот материал можно использовать для повышения безопасности шлемов, бронежилетов, автомобильных бамперов и других частей транспортных средств и самолетов, эффективно рассеивая энергию ударов и сохраняя легкость конструкции. Первым вариантом использования будут шлемы, так как команда в настоящее время работает с компанией над разработкой и тестированием такого защитного снаряжения для спортсменов и военных.