Група дослідників з Массачусетського технологічного інституту знайшла спосіб створювати складні композитні матеріали, які можуть мати різні комбінації властивостей, таких як жорсткість, міцність, стійкість до ударів і висока ефективність розсіювання енергії.

Ключовою особливістю нових композиційних матеріалів є безперервна структура, що складається з двох різних матеріалів з сильно розрізняються властивостями. Об'єднана безперервна структура з'єднує два матеріали з допомогою тривимірної решітки, яка створює усередині композита зв'язку, що йдуть у всіх напрямках.

Первинною метою дослідження була розробка матеріалу, здатного поглинати велику кількість енергії в ситуаціях, пов'язаних з екстремальними навантаженнями. Такий матеріал може використовуватися в якості антиударного бар'єру в автомобілях, літаках. Оскільки дослідження фінансується армійським інститутом нанотехнологій, швидше за все нова розробка буде застосована для створення гнучкої, легкої і надзвичайно міцної броні.

У звичайних матеріалах, навіть самих передових сучасних композитах, тріщини, що утворилися в результаті удару, починають швидко розповсюджуватися і порушують цілісність броні. Новий композит з безперервною структурою обмежує поширення тріщин на рівні мікроструктури матеріалу, що дозволяє броні витримати великі навантаження з мінімальним пошкодженням. Потенціал нового методу створення композитів дуже високий і в перспективі може дозволити створювати легкі бронежилети, здатні витримати влучення гвинтівкової кулі без серйозної шкоди для здоров'я людини.

Технології, які дозволяють обмежити поширення тріщин, відомі. Так, деякі з існуючих композитних матеріалів, наприклад вуглець-вуглецеві композити, мають волокна, які перешкоджають зростанню тріщин. Однак така конструкція ефективна, тільки якщо навантаження діє в напрямку паралельному волокнах. Новий композит c тривимірною структурою однаково міцний у всіх напрямках.

Для створення суперкомпозіта дослідники з MIT об'єднали два полімерних матеріалу з абсолютно різними властивостями: один твердий і крихкий як скло, а другий гнучкий і в'язкий як гума. У результаті вдалося створити унікальний матеріал з "суперечливими" властивостями: гнучкий, але при цьому твердий.

На думку розробників, сьогодні можливості однорідних природних матеріалів значною мірою вичерпані, і перспективні методи виготовлення композитів можуть вивести технології на якісно новий рівень.

Поєднання твердості і в'язкості не єдино можлива. Моделювання показало, що існує можливість зоздание тривимірних композитів з особливими властивостями, наприклад пропускають певну частоту звуку чи які проводять тепло діелектриків, матеріалів з пам'яттю форми і т.д.

В даний час учені планують створити композит з безперервною структурою, що складається з абсолютно різних за властивостями матеріалів, зокрема металу та кераміки або металу і полімеру.

За матеріалами: CNews

Tweet