Керамическая броня

02/01/2015

Керамическая броня

В последнее время военные технологии стремятся к замене металлической брони из-за большого веса.  Учёные вплотную подошли к решению задачи, изменив свойства керамики. Это открытие в первую очередь, конечно интересно не только для военных,но и  для инженеров, поскольку с помощью нового материала появилось больше способов улучшить прочность узлов конструкций.

Исследователи из Калифорнийского технологического института изобрели керамический материал, наноструктура которого придает ему очень низкую  плотность и высокую прочность. А вот традиционной для керамики хрупкости у этого материала нет. Новый материал включает в себя каркасную структуру нанотрубок, сообщает издание nanotechweb.

Американская исследовательница Джулия Грир и её коллеги создали материал, сделав из глинозема нанотрубки с диаметрами около одного микрона, которые они сформировали в структуры решетки. Это знакомое расположение стоек широко используется в зданиях. По словам автора проекта, «существует критическое соотношение толщины к диаметру нанотрубок, ниже которого структуры могут деформироваться, но не ломаться.

Керамическая броня

Заимствованный  из архитектуры каркас представляет собой структуры-фермы, содержащие пять или более треугольных блоков. Джулия Грир с аспирантами выбрали структуру , которая эксплуатирует восемь таких отдельных треугольников. Грир объясняет, что октет-фермы являются одним из очень немногих  решеток, которые в ответ на приложенные нагрузки демонстрируют растяжение, а не на изгиб. Это свойство и использовали в свих инновационных  решениях учёные.

Исследователи экспериментировали со структурами, изготовленными из нанотрубок оксида алюминия.  Применялись трубки с толщиной от 5 до 60 нм и диаметром от 0,45 до 1,38 мкм, а ширина варьируется от 5 до 15 мкм.

Стенки нанотрубок этих структур были относительно толстыми по сравнению с их диаметрами. Трубки в соотношениях толщины диаметром более 0,03 продемонстрировали линейную упругую деформацию (то есть были похожими на резину). Такая деформация ведет к катастрофическому хрупкому разрушению. Тем не менее, более тонкие нанотрубки с соотношением менее 0,02 давали упругий  «ответ» на нагрузку. Такое поведение керамики было аналогично поведению металлов. Учёные продолжают исследования, однако, военные уже мечтают получить инновационную керамическую броню, которая сделает армию более мобильной.