Американские ученые внедряют новый пуленепробиваемый материал


Исследователи неустанно трудятся над изобретением новейших средств защиты для военных. Одной из новинок в этой сфере стали средства защиты на основе графена. Несмотря на то, что этот материал давно известен ученым, загвоздка с его использованием в защитных целях заключалась в сложности установления параметров и уровня его защиты. Именно эту задачу решили в университете Массачусетса.

С одной стороны, доказан факт, что этот углерод, имеющий кристаллическую решетку в виде сот равных одному атому, хорошо проводит тепло и электричество, может применяться в электронных и вычислительных устройствах. Кроме того, его прочность, в том числе механическая, обратно пропорциональна размерам: даже сравнительно небольшой образец удивительно прочен. Именно физические данные позволили сделать предположение, что графен можно использовать в сфере защиты. С другой стороны, небольшая толщина графена препятствует проведению опытов и испытаний  с ним – невозможно было надежно закрепить. А достаточно сильное ударное воздействие при плохой фиксации образца, приводило к его абсолютному разрушению. Немалое число испытателей делало безуспешные попытки  найти практическое применение этому материалу.

Наконец, группе ученых из Массачусетского университета (США) под руководством Джэ-Хуань Ли удалось разработать действенную методику проверки графена и его физических свойств. Проверка проводится на микроскопическом уровне и представляет собой один из видов баллистических тестов. Именно этот тест позволил выявить особенности поглощения кинетической энергии графеном и последствия этого.

Суть метода заключается в том, что в опытный образец, включающий от 10 до 100 слоев защитного материала, попадает аналог стеклянной пули. Она летит со скоростью до 300м/с, а это, например, превышает втрое скорость полета пули, выпущенной винтовкой М16. Опытный материал под действием пули кинетическую энергию рассеивает, при этом растягивается и приобретает конусную форму. Эта микроскопическая «пуля» приводится в движение путем испарения золотых нитей, которые подвергаются воздействию импульса лазерного устройства. Исследования ученых из Массачусетса показали, что даже сталь уступает в защитных свойствах графену, поскольку ударная волна через нее проходит втрое медленнее. Однако, малое количество слоев графена подвержено деформации, которая выражается в появлении радиально направленных от точки воздействия трещин.

Многослойный же графен способен противостоять ударным воздействиям, перед  которыми не устоят даже бронированные стальные листы. Такой удар просто поглощается и рассеивается инновационным материалом. Многослойный графен может выдержать кинетическое воздействие в 10 раз сильнее, чем стальная пластина такой же толщины. Вдвое уступает графену по свойствам и кевлар, наиболее распространенный на данный момент защитный материал.

Графен, благодаря небольшому весу, мог бы стать незаменимым в изготовлении бронежилетов нового поколения, позволив облегчить амуницию для военнослужащих и полицейских.