ТАСС, 23 апреля. На основе структуры брюшного панциря лангустов ученые создали гибкий и прочный нанокомпозитный наполнитель для бронежилетов. Результаты исследования опубликовал научный журнал Matter.
"Слой нашего материала толщиной в 13 мм может остановить пятимиллиметровую стальную пулю, выпущенную с расстояния в 200 метров. В этом отношении он несколько уступает кевлару, но заметно превосходит его во многих других", – рассказал один из разработчиков материала, научный сотрудник Массачусетского технологического института Дэвид Вэйссет.
В последние годы ученые и инженеры все чаще заимствуют идеи различных материалов у природы. К примеру, шелк из паутины значительно превосходит сталь по прочности, при этом гораздо легче ее и лучше растягивается. Клей, который вырабатывают моллюски, может соединять материалы под водой и сцепляется с мягкими тканями лучше большинства известных синтетических клейких веществ.
Два года назад инженеры Массачусетского технологического института за трапезой из лангустов обнаружили, что предположительно мягкая и гибкая кожистая оболочка их брюха была необычно прочной. Изучив ее структуру, специалисты выяснили, что эта часть брони ракообразных устроена необычно сложно.
Она состоит из чередующихся слоев наночастиц, которые уложены в подобие листа фанеры, слои которой закручены в спираль. Это обеспечивает брюшной броне моллюсков необычно высокую прочность, хотя по своей сути она представляет собой гидрогель – пористый и гибкий материал, заполненный преимущественно водой.
Оказалось, что брюшной панцирь ракообразных становился прочнее при растягивании. Это отличает его от остальных гидрогелей и делает идеальным кандидатом на роль наполнителя, который будет гасить энергию пуль при попадании в бронежилет.
Эта идея привлекла внимание Вэйссета и его коллег по университету, которые занимались новыми типами наполнителей для бронежилетов по заказу Министерства обороны США. Объединив усилия, ученые попытались воспроизвести структуру брюшного панциря лангустов в рукотворном материале.
Для этого ученые напечатали множество плоских листов из гидрогеля, пронизанного большим количеством полимерных нанонитей, уложенных параллельно друг другу. Множество подобных пластин инженеры склеили в стопку, укладывая каждый новый слой под углом в 36 °, повторяя структуру брюшного панциря лангустов.
Получившиеся образцы материала исследователи проверили на прочность. Они обстреляли его лабораторной мини-пушкой, измеряя, насколько хорошо новый материал поглощал кинетическую энергию удара. В этом отношении он лишь незначительно уступал пластинам из кевлара и прочим синтетическим материалам, которые используют в бронежилетах.
Вэйссет и его коллеги считают, что подобные материалы можно использовать не только для производства бронежилетов, но и для создания искусственных мышц, хрящей и решения других задач, где одновременно требуется высокая гибкость и прочность применяемых материалов.