Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Πεκίνου, με επικεφαλής την Τζιν Ζανγκ, ανακοίνωσε την ανάπτυξη ενός επαναστατικού υλικού που ξεπερνά κατά πολύ το Kevlar. Το νέο υλικό είναι τρεις φορές ισχυρότερο από τη διάσημη συνθετική ίνα, έχει πάχος μόλις 1,8 χιλιοστά και χρησιμοποιεί νανοσωλήνες άνθρακα για να επιτύχει πρωτοφανή επίπεδα αντοχής. Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Matter.
Το Kevlar, που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1960, έχει σώσει χιλιάδες ζωές χάρη στον συνδυασμό χαμηλού βάρους και υψηλής αντοχής. Τώρα όμως οι επιστήμονες φαίνεται να βρήκαν τον διάδοχό του. Οι νανοσωλήνες άνθρακα, γνωστοί για την εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και τη μηχανική ακαμψία τους, αποτέλεσαν το κλειδί για τη δημιουργία αυτού του νέου υλικού.
Το μυστικό της ευθυγράμμισης
Η καινοτομία βρίσκεται στον τρόπο που οι ερευνητές συνδύασαν τους νανοσωλήνες άνθρακα με αραμιδικές ίνες – το ίδιο υλικό που αποτελεί τη βάση του Kevlar. Το μυστικό κρύβεται στην ευθυγράμμιση σε νανοκλίμακα. Οι νανοσωλήνες λειτουργούν ως “σκελετός”, επιτρέποντας στις ίνες να παραμένουν ευθυγραμμισμένες και σταθερές.
Όταν οι αραμιδικές ίνες παράγονται με τον συνηθισμένο τρόπο, γίνονται πιο εύθραυστες όσο αυξάνεται η αντοχή τους. Οι επιστήμονες λύσαν αυτό το πρόβλημα με προσεκτικό έλεγχο της ευκαμψίας και επιμήκυνση των αλυσίδων του υλικού, οργανώνοντας όλες τις δομές παράλληλα.
Εντυπωσιακά αποτελέσματα
Το νέο υλικό απορρόφησε 706,1 μεγατζάουλ ανά κυβικό μέτρο, διπλάσια τιμή από το προηγούμενο παγκόσμιο ρεκόρ απορρόφησης ενέργειας. Στις πρακτικές δοκιμές, οι επιδόσεις του ξεπέρασαν κατά πολύ εκείνες του Kevlar σε δυναμική αντοχή, θραύση και ικανότητα απορρόφησης έντασης.
Οι ερευνητές τονίζουν ότι το νέο υλικό μπορεί να αλλάξει τον σχεδιασμό θωρακίσεων για στρατιωτικά οχήματα, αλεξίσφαιρα γιλέκα, κράνη και αεροσκάφη. Το μεγαλύτερο επίτευγμα είναι η ισορροπία ανάμεσα στη δύναμη και την ανθεκτικότητα – ένα δίλημμα που απασχολούσε τους επιστήμονες για δεκαετίες.
Αν το υλικό αποδειχθεί βιώσιμο στην ευρεία παραγωγή, η επόμενη γενιά προστατευτικών υλικών θα είναι ελαφρύτερη, λεπτότερη και πολύ πιο ασφαλής από οτιδήποτε υπάρχει σήμερα.
