Създадено е ново влакно по-здраво и по-тънко от кевлара

Кевларът е намерил равностоен конкурентен материал. В продължение на десетилетия кевларът е бил златният стандарт за защита от удари, от бронежилетки до бронирани превозни средства, и все още се използва широко. Но сега учените са разработили нов композитен материал, който е по-здрав, по-издръжлив и по-добър в спирането на куршуми от кевлара, въпреки че е много по-тънък.

Тяхното проучване е публикувано в списание Matter.

За да се спрат високоскоростни удари, като например куршум, материалът трябва да е устойчив на разрушение, т.е. да има висока якост, и да може да абсорбира много енергия, без да се разрушава или счупва (висока жилавост). Съществува обаче проблем със съвременните решения, като например кевларат, който е направен от арамидни влакна. Когато учените се опитват да направят тези влакна по-здрави, те често стават по-крехки, което затруднява едновременното постигане и на двете. Това е често срещан компромис в материалознанието при опити да се подобрят цялостните характеристики на даден материал.

Стъпки към суперфибри

Но след шест години работа по този проблем, Дзин Джан (Jin Zhang) от Пекинския университет, Китай, и неговите колеги са открили решение. Те са създали нов вид влакно, комбинирайки два материала: хетероцикличен арамид, високоефективно влакно, подобно на кевлар, и обработени дълги въглеродни нанотръбички (tl-SWNTs). Тези свръхздрави въглеродни тръби са изключително твърди и леки, и много по-тънки от човешки косъм.

Ключът към създаването на новото супервлакно не е бил само в комбинирането им, а в начина, по който изследователите са ги подредили. Те са направили така, че арамидните вериги и въглеродните нанотръби да са прави и успоредни една на друга. Постигнали са това, като са направили основното арамидно влакно по-гъвкаво и след това са използвали многоетапен процес на разтягане, за да подредят перфектно полимерните вериги и нанотръбичките. Това подравняване е фундаментално, защото то заключва компонентите заедно толкова здраво, че когато бъде ударено, веригите не могат да се плъзгат една покрай друга. Следователно материалът може да абсорбира повече енергия, без да се разпадне.

Графично резюме. Кредит: Matter (2025). DOI: 10.1016/j.matt.2025.102496

По-добър от кевлар

Учените подложили новия си материал на високоскоростни тестове, включително балистични тестове, подобни на тези, използвани за бронежилетки. Новият материал демонстрирал динамична якост, значително по-висока от съществуващите влакна, а способността му да абсорбира енергия надхвърлила повече от два пъти предишния рекорд, достигайки 706,1 мегаджаула на кубичен метър. Когато е вплетен в плат, този нов суперфибър показал превъзходни антибалистични характеристики в сравнение със сегашните защитни тъкани.

"Нашето проучване не само представя ефективна стратегия за производството на арамидни влакна с ултрависока динамична якост, както и с най-високата регистрирана динамична жилавост, но също така предоставя нови познания за механизма на процеса", пише екипът в своята статия.

В крайна сметка, ако това влакно се използва, то може да направи бъдещите защитни средства драстично по-леки, по-тънки и по-безопасни.

Справка: Jiajun Luo et al, Aramid fibers with dynamic strength up to 10 GPa and dynamic toughness up to 700 MJ m⁻³, Matter (2025). DOI: 10.1016/j.matt.2025.102496

Източник: Scientists create new bullet-proof fiber that is stronger and thinner than Kevlar, Paul Arnold, Phys.org

Още по темата

29/06/2017

Животът

Как се плете 25-метров мост от паяжина (видео)

27/05/2017

Космос

Суперсилите на Вероника Колева, с които ще се състезава на международния финал на FameLab

21/12/2015

Технологии

Високотехнологична тъкан може да спре експлозия на бомба в самолет

18/02/2015

Животът

Най-здравият биологичен материал бе открит в зъбите на морски охлюв