Hærforskning ser på perler for at få spor om forbedring af let rustning til soldater

Rund, glat og iriserende, perler er blandt verdens mest udsøgte juveler; nu, disse perler inspirerer et amerikansk hærs forskningsprojekt for at forbedre militær rustning.

Ved at efterligne den ydre belægning af perler (nacre, eller som det er mere almindeligt kendt, perlemor), forskere ved University at Buffalo, finansieret af Army Research Office (ARO), skabt en letvægtsplast, der er 14 gange stærkere og otte gange lettere (mindre tæt) end stål og ideel til at absorbere påvirkning af kugler og andre projektiler.

ARO er et element i U.S. Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory.

Forskningsresultaterne er offentliggjort i tidsskriftet ACS -anvendte polymermaterialer , og dens tidligere udgivelse i J. Phys. Chem. Lett.

"Materialet er stift, stærk og hård, "sagde Dr. Shenqiang Ren, professor i Institut for Mekanik og Rumfartsteknik, medlem af University of Buffalo's RENEW Institute, og papirets hovedforfatter. "Det kan være gældende for veste, hjelme og andre former for kropspanser, samt beskyttende rustning til skibe, helikoptere og andre køretøjer. "

Hovedparten af ​​materialet er en suppeversion af polyethylen (den mest almindelige plast) kaldet polyethylen med ultrahøj molekylvægt, eller UHMWPE, som bruges til at lave produkter som kunstige hofter og guitarpicks.

Ved design af UHMWPE, forskerne studerede perlemor, hvilke bløddyr skaber ved at arrangere en form for calciumcarbonat i en struktur, der ligner sammenlåsende mursten. Som perlemor, forskerne designede materialet til at have en ekstremt hård ydre skal med en mere fleksibel indre bagside, der er i stand til at deformere og absorbere projektiler.

"Professor Rens arbejde med at designe UHMWPE til dramatisk at forbedre slagstyrken kan føre til nye generationer af lette rustninger, der giver både beskyttelse og mobilitet til soldater, "sagde Dr. Evan Runnerstrom, programleder, materialedesign, ARO. "I modsætning til stål eller keramisk rustning, UHMWPE kan også være lettere at støbe eller forme til komplekse former, giver alsidig beskyttelse til soldater, køretøjer, og andre hærens aktiver. "

Dette er det, der er kendt som blød rustning, hvor bløde, men tætvævede materialer skaber et væsentligt meget stærkt net, der er i stand til at stoppe kugler. KEVLAR er et velkendt eksempel.

Det materiale, forskergruppen udviklede, har også høj varmeledningsevne. Denne evne til hurtigt at sprede varme hjælper yderligere med at absorbere energien fra kugler og andre projektiler.

Holdet eksperimenterede yderligere med UHMWPE ved at tilføje silica nanopartikler, at finde ud af, at små stykker af kemikaliet kan forbedre materialets egenskaber og potentielt skabe stærkere rustning.

"Dette arbejde viser, at de rigtige materialedesigntilgange har potentiale til at få store konsekvenser for hærens teknologier, "Sagde Runnerstrom.