Новый материал из Китая способен остановить пулю лучше кевлара

Учёные из Пекинского университета разработали новое волокно, которое оказалось прочнее, устойчивее и эффективнее кевлара, хотя при этом значительно тоньше. Результаты опубликованы в журнале Matter.

Чтобы материал мог выдерживать удар пули, он должен одновременно обладать высокой прочностью(способностью не разрушаться под воздействием силы) и высокой вязкостью (умением поглощать энергию удара, не ломаясь). Но до сих пор эти два свойства редко сочетались: чем прочнее становились волокна, тем более хрупкими они оказывались.

Группа профессора Цзинь Чжана потратила шесть лет, чтобы решить эту задачу. Исследователи создали новый тип волокна, соединив два материала: гетероциклический арамид — разновидность сверхпрочного синтетического волокна, аналогичного кевлару, — и обработанные длинные углеродные нанотрубки (tl-SWNTs). Эти нанотрубки — уникальные структуры, гораздо тоньше человеческого волоса, отличающиеся колоссальной жёсткостью и лёгкостью.

Ключевым шагом стало не просто соединение материалов, а точное выравнивание молекулярных цепей. Учёные сделали базовое арамидное волокно более гибким и многократно растягивали его, пока цепочки полимера и нанотрубки не выстроились строго параллельно. Такая ориентация создаёт плотную внутреннюю структуру, в которой молекулы буквально «блокируют» движение друг друга. В результате материал способен поглощать огромные количества энергии, не разрушаясь даже при сильных ударах.

В лабораторных испытаниях новое волокно продемонстрировало выдающиеся характеристики. Его динамическая прочность оказалась значительно выше, чем у всех существующих аналогов, а поглощаемая энергия достигла 706 мегаджоулей на кубический метр — вдвое больше предыдущего рекорда. При тестах, имитирующих баллистические нагрузки, ткань из нового материала превосходила кевларовые образцы по устойчивости к пробитию.

«Наше исследование предлагает эффективный способ создания арамидных волокон с рекордной динамической прочностью и вязкостью, а также даёт новое понимание механизмов их работы», — отметили авторы работы.

Если технология будет внедрена, бронежилеты и защитные материалы будущего смогут стать в разы легче, тоньше и безопаснее. Это особенно важно для военных, полицейских и спасателей, чья защита напрямую влияет на подвижность и выносливость.

Новая разработка открывает возможности не только для оборонной промышленности, но и для авиации, космоса и автомобильного производства — везде, где требуется сочетание прочности и лёгкости.