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性能出色!超级材料问世:可对抗子弹、偏转高速碎片

Sue Xiao

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威斯康星大学麦迪逊分校的工程师们创造了一种纳米纤维材料,在抵御高速子弹的冲击方面优于其广泛使用的同类材料--包括钢板和凯夫拉织物。

基本上,它比防弹服更好。

为了制造这种材料,工程师们将多壁碳纳米管--每层只有一个原子厚的碳圆柱体--与凯夫拉纳米纤维混合。由此产生的纳米纤维垫在消解移动速度超音速的子弹的冲击能量方面表现出色。

此外,该团队合成了凯夫拉纳米纤维,并将其少量纳入他们的碳纳米管垫中,这在纤维之间产生了氢键。这些氢键改变了纳米纤维之间的相互作用,再加上凯夫拉纳米纤维和碳纳米管的配合,使整个材料的性能发生了巨大的飞跃。

(图源论文)

这一进展为碳纳米管用于轻型高性能装甲材料奠定了基础,例如,用于防弹背心以更好地保护穿戴者,或用于航天器周围的防护罩以减轻高速微碎片的损害。

研究员说:“纳米纤维材料对保护性应用非常有用,因为与宏观尺度的纤维相比,纳米尺度的纤维具有出色的强度、韧性和刚度。”

除了抗冲击性之外,这种新的纳米纤维材料的另一个优点是,像凯夫拉纤维一样,它在非常高和非常低的温度下都很稳定,这使它在极端环境中的应用广泛。

该研究论文题为"Extreme Dynamic Performance of Nanofiber Mats under Supersonic Impacts Mediated by Interfacial Hydrogen Bonds",已发表在ACS Nano期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c07465

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