Британцы выпустят бронежилеты из нанотрубок

Профессор Алан Виндл (Alan Windle) и его коллеги из факультета материаловедения и металлургии университета Кембриджа (Materials Science and Metallurgy) создали почти массовый материал на базе нанотрубок, который может послужить основой для бронежилетов нового поколения.

Учёные усовершенствовали технологию производства волокон из углеродных нанотрубок. Эти волокна превосходят по прочности и ряду других показателей (вроде поглощения энергии быстро летящих объектов) нити кевлара и обычного углеволокна, так что в будущем могут быть использованы для создания сверхпрочных тканей, способных стать основой лёгких и очень стойких бронежилетов.

Британская установка, производящая нить из углеродных нанотрубок. По мере вытягивания нити из печи трубки внутри в основном ориентируются вдоль волокна, повышая его прочность. Справа: команда исследователей из Кембриджа развивала и доводила до ума свою технологию несколько лет. Справа внизу: отдельная нанотрубка является углеродной молекулой в виде цилиндра очень большой длины, диаметром несколько нанометров и с толщиной стенки в один атом. При растяжении вдоль оси эта трубка оказывается раз в 10 прочнее любого другого известного волокна. Правда, передача этой прочности макроскопическому изделию — дело непростое.

В основе технологии лежит одновременное выполнение нескольких процессов. В печи при температуре 1300 градусов Цельсия разлагается сырьё (этанол, дизельное топливо, смесь других углеводородов). Там же, на частицах катализатора (на основе железа), рождаются нанотрубки. Они формируют спутанную структуру, нечто вроде "эластичного дыма". Его край захватывается прутом и вытягивается снизу печи, формируя очень тонкую нить, которую наматывают на катушку.

Британская установка, производящая нить из углеродных нанотрубок. По мере вытягивания нити из печи трубки внутри в основном ориентируются вдоль волокна, повышая его прочность. Справа: команда исследователей из Кембриджа развивала и доводила до ума свою технологию несколько лет. Справа внизу: отдельная нанотрубка является углеродной молекулой в виде цилиндра очень большой длины, диаметром несколько нанометров и с толщиной стенки в один атом. При растяжении вдоль оси эта трубка оказывается раз в 10 прочнее любого другого известного волокна. Правда, передача этой прочности макроскопическому изделию — дело непростое.

Сейчас учёные добились выпуска нитей, которые в несколько раз прочнее и жёстче, чем нынешние волокна, применяемые в бронежилетах. Теперь Виндл и его коллеги ищут средства, чтобы превратить лабораторную технологию в серийную. Одновременно они работают над снижением количества дефектов в волокнах: сейчас нити, выходящие из печи, получаются с большим разбросом по свойствам, есть очень прочные образцы, и есть неудачные.

Коммерциализацией технологии займётся компания Q-Flo, созданная университетом.

А чтобы из этих нитей можно было делать серийные бронежилеты, установка должна выдавать по нескольку килограммов волокна в день (британские умельцы работают и в этом направлении). Килограммы — это очень много, ведь нить из нанотрубок чрезвычайно тонка и легка. К примеру, сейчас аппарат в лаборатории Кембриджского университета способен производить по нескольку километров нанотрубочной нити в день, но весит вся эта нить меньше одного грамма.

Учёные также отмечают, что помимо бронежилетов новые сверхпрочные нити могут пригодиться в целом ряде технических новинок.

По материалам: Membrana