Neues Material

Von US Army Research Laboratory, 16. September 2019

Runde, glatte und schillernde Perlen gehören zu den erlesensten Juwelen der Welt. Jetzt inspirieren diese Edelsteine ​​ein Forschungsprojekt der US-Armee zur Verbesserung der militärischen Rüstung.

By mimicking the outer coating of pearls (nacre, or as it's more commonly known, mother of pearl), researchers at University at BuffaloFounded in 1846, the State University of New York at Buffalo is the largest campus in the State University of New York system and New York's leading public center for graduate and professional education. It is a public research university with campuses in Buffalo and Amherst, New York, United States. It is commonly referred to as the University at Buffalo (UB) or SUNY Buffalo, and was formerly known as the University of Buffalo." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Die vom Army Research Office (ARO) finanzierte Universität in Buffalo hat einen leichten Kunststoff entwickelt, der 14-mal stärker und achtmal leichter (weniger dicht) als Stahl ist und sich ideal zum Absorbieren des Aufpralls von Kugeln und anderen Projektilen eignet.

ARO ist Teil des Army Research Laboratory des US Army Combat Capabilities Development Command.

Die neuesten Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift ACS Applied Polymer Materials veröffentlicht, und frühere Forschungsergebnisse wurden im Journal of Physical Chemistry Letters veröffentlicht.

„Das Material ist steif, stark und zäh“, sagte Dr. Shenqiang Ren, Professor an der Fakultät für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik, Mitglied des RENEW Institute der Universität Buffalo und Hauptautor der Studie. „Es könnte auf Westen, Helme und andere Arten von Körperschutz sowie auf Schutzpanzerungen für Schiffe, Hubschrauber und andere Fahrzeuge anwendbar sein.“

Der Großteil des Materials ist eine aufgemotzte Version von Polyethylen (dem am häufigsten verwendeten Kunststoff), genannt ultrahochmolekulares Polyethylen oder UHMWPE, das zur Herstellung von Produkten wie künstlichen Hüften und Gitarrenplektren verwendet wird.

Ein neuer leichter Kunststoff, der 14-mal stärker und achtmal leichter (weniger dicht) als Stahl ist, könnte zur militärischen Panzerung der nächsten Generation führen. Bildnachweis: University at Buffalo

Bei der Entwicklung des UHMWPE untersuchten die Forscher das Perlmutt, das Mollusken herstellen, indem sie eine Form von Kalziumkarbonat in einer Struktur anordnen, die ineinandergreifenden Ziegeln ähnelt. Wie Perlmutt haben die Forscher das Material so konzipiert, dass es eine extrem robuste Außenhülle mit einer flexibleren Innenunterlage hat, die in der Lage ist, Projektile zu verformen und zu absorbieren.

„Professor Rens Arbeit an der Entwicklung von UHMWPE zur drastischen Verbesserung der Schlagfestigkeit kann zu neuen Generationen leichter Panzerungen führen, die Soldaten sowohl Schutz als auch Mobilität bieten“, sagte Dr. Evan Runnerstrom, Programmmanager für Materialdesign bei ARO. „Im Gegensatz zu Stahl- oder Keramikpanzerungen könnte sich UHMWPE auch leichter in komplexe Formen gießen oder formen lassen und so vielseitigen Schutz für Soldaten, Fahrzeuge und andere Armeegüter bieten.“

„Das Material ist steif, fest und zäh. Es könnte für Westen, Helme und andere Arten von Körperpanzerungen sowie für Schutzpanzerungen für Schiffe, Hubschrauber und andere Fahrzeuge verwendet werden.“ — Dr. Shenqiang Ren

Hierbei handelt es sich um eine sogenannte weiche Panzerung, bei der weiche, aber dennoch eng gewebte Materialien ein im Wesentlichen sehr starkes Netz bilden, das Kugeln abwehren kann. KEVLAR ist ein bekanntes Beispiel.

Das vom Forscherteam entwickelte Material verfügt außerdem über eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Diese Fähigkeit, Wärme schnell abzuleiten, trägt zusätzlich dazu bei, die Energie von Kugeln und anderen Projektilen zu absorbieren.

Das Team experimentierte weiter mit dem UHMWPE, indem es Silica-Nanopartikel hinzufügte, und stellte fest, dass winzige Teile der Chemikalie die Eigenschaften des Materials verbessern und möglicherweise eine stärkere Panzerung erzeugen könnten.

„Diese Arbeit zeigt, dass die richtigen Materialdesignansätze das Potenzial haben, große Auswirkungen auf die Armeetechnologien zu haben“, sagte Runnerstrom.

Verweise: