Углеродные нанотрубки повышают прочность удара

Заполните форму ниже, и мы вышлем вам по электронной почте PDF-версию книги «Углеродные нанотрубки повышают прочность устойчивых к ударам тканей»

Заполните форму ниже, чтобы разблокировать доступ ко ВСЕМ аудиостатьям.

Ткани, устойчивые к порезам ножом, могут помочь предотвратить травмы и спасти жизни. Но достаточно острый нож или очень сильный удар могут пройти сквозь некоторые из этих материалов. Теперь исследователи сообщают в журнале ACS Applied Nano Materials, что углеродные нанотрубки и полиакрилат укрепляют обычный арамид, создавая легкие, мягкие ткани, обеспечивающие лучшую защиту. Область применения включает одежду с защитой от порезов, шлемы и стельки, а также устойчивую к порезам упаковку.

Мягкий бронежилет обычно изготавливается из арамида, сверхвысокомолекулярного полиэтилена или углеродных и стеклянных тканей. Их устойчивость к проколу частично зависит от трения между волокнами пряжи внутри этих материалов. В каком-то смысле большее трение означает большую защиту. Производители могут повысить трение, придавая поверхности волокон шероховатость, но это требует сложного процесса, а выход продукта низкий. Альтернативно, сила сцепления между нитями может быть увеличена путем добавления другого компонента, такого как жидкость-загуститель (STF) или полиуретановое (PU) покрытие. Но эти композитные ткани не могут одновременно удовлетворить требования по тонкости, гибкости и легкому весу. Тин-Тин Ли, Син-сян Чжан и коллеги хотели найти другой способ улучшить производительность, одновременно удовлетворяя этим критериям.

Подпишитесь на ежедневный информационный бюллетень Technology Networks, чтобы каждый день доставлять последние научные новости прямо на ваш почтовый ящик.

Исследователи протестировали полиакрилатную эмульсию (ПАЭ), СТФ и ПУ в качестве покрытий на арамидной ткани. В испытаниях с имитацией ножевого удара арамидная ткань, покрытая ПАЭ, превзошла материал без покрытия, использованный отдельно или в сочетании с STF или PU. Известно, что углеродные нанотрубки делают композиты более прочными, а добавление их к арамиду/ПАЭ еще больше повышает ударопрочность. Команда говорит, что это потому, что нанотрубки создают мостики между волокнами, тем самым увеличивая трение. Нанотрубки также образовали тонкую защитную сеть, которая рассеивала напряжение от точки удара и помогала предотвратить распад волокна. По мнению исследователей, новая легкая, гибкая, устойчивая к проколам композитная ткань может быть полезна в военных и гражданских целях.

Ссылка: Цай Вуа, Ли Тин, Чжан Сян. Полиакрилатные и карбоксильные многостенные арамидные ткани, усиленные углеродными нанотрубками, как гибкие устойчивые к проколу композиты для защиты от колющих ударов. ACS Appl Nano Mater. 2023;6(7):6334-6344. doi:10.1021/acsanm.3c00738

Статья переиздана по следующим материалам. Примечание: материал мог быть отредактирован по объему и содержанию. Для получения дополнительной информации обращайтесь к указанному источнику.