Сучасні засоби індивідуального захисту все частіше стикаються з протиріччям: чим вищий рівень захисту, тим важчими і менш зручними стають бронежилети та шоломи
Ідеальною формулою могла б стати броня, яка у звичайних умовах залишається легкою та гнучкою, але в момент удару миттєво перетворюється на непробивний бар’єр, передає DROBRO. Саме таку технологію запропонували дослідники Міського університету Нью-Йорка (CUNY). Вони представили матеріал, який за зовнішнього впливу швидко твердне.
В основі нового матеріалу лежить графен – найтонший у світі матеріал, що складається з одного шару атомів вуглецю, збудованих у гексагональну решітку. Графен вже давно вважається диво-матеріалом через свою надзвичайну міцність, гнучкість та електропровідність. Однак тепер вчені пішли далі: наклавши два шари графена один на одного з точним кутом зміщення і піддавши їх певному структурному навантаженю, вони домоглися того, що при раптовому навантаженні (наприклад, при попаданні кулі) матеріал різко змінює свою внутрішню структуру, стаючи майже настільки ж твердим як алмаз.
У звичайних умовах подвійний графен залишається гнучким і м’яким. Але коли на нього різко діє велика сила, наприклад, удар кулі, виникає миттєвий фазовий перехід. Вуглецеві зв’язки всередині матеріалу переупорядковуються, утворюючи короткочасно структуру, аналогічну алмазу. Цей процес називається ударно-індукованою фазуючою трансформацією, і він відбувається за частки наносекунди. Як тільки вплив припиняється, структура повертається у вихідний стан. Це робить матеріал не тільки надміцним у момент небезпеки, а й придатним для повторного використання без втрати властивостей.
Сучасні бронежилети з кевлару чи вуглецевих волокон ефективні, але громіздкі. Новий матеріал може забезпечити такий самий або навіть кращий захист при товщині, що вимірюється в нанометрах. Це відкриває можливості для створення надлегких бронежилетів, які носитимуться, як звичайний одяг, не обмежуючи рухів.
Новий матеріал може знайти застосування в авіації та космонавтиці, де кожен грам ваги критично важливий. Наприклад, він може використовуватися для захисту життєво важливих компонентів від мікрометеоритів або уламків, а також для створення надлегких обшивок, що зберігають свою форму та міцність навіть в екстремальних умовах. Завдяки гнучкості у звичайних умовах, матеріал ідеально підходить для гнучкої електроніки, захисту смартфонів і пристроїв, що носяться, які потребують міцності, але не в товщині.
Поки що матеріал пройшов лабораторні випробування, але вчені вже працюють над масштабованістю його виробництва. На горизонті — інтеграція у тканини, пластикові композити та навіть напилення на металеві поверхні. У результаті така технологія може змінити не тільки військовий захист, а й дизайн гаджетів, архітектуру будівель та захист транспортних засобів.