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L'Étude Neuve de Nanomaterial Prépare le Terrain De Développer un Meilleur Blindage

Published on November 8, 2012 at 3:32 AM

Assurer la protection contre des incidences contre des balles et d'autres projectiles ultra-rapides est plus que juste une question de force brutale. Tandis Que des écrans traditionnels ont été faits de matériaux encombrants tels que l'acier, une armure plus neuve faite de matériau léger tel que Kevlar a prouvé que l'épaisseur et le grammage ne sont pas nécessaires pour absorber l'énergie des incidences. Maintenant, une étude neuve par des chercheurs au MIT et Rice University a prouvé qu'encore des matériaux plus légers peuvent être capables de réaliser le travail juste comme effectivement.

Cette image de microscope électronique d'une coupe transversale d'un polymère posé affiche le cratère laissé par un petit programme en verre influençant, et la déformation du précédemment même, les lignes parallèles de la structure posée en raison de l'incidence. Dans ce test, le matériau posé était arête-sur à l'incidence. Les tests Comparatifs ont prouvé que quand la projectile a heurté de front, le matériau pouvait résister à l'incidence beaucoup plus effectivement. (Accueil d'Image du Laboratoire de Thomas, Rice University)

La clé est d'utiliser des composés faits de deux matériaux ou plus dont raideur et la souplesse sont structurées des voies très particulières - comme dans alterner pose juste quelques nanomètres profondément. L'équipe de recherche a produit les projectiles ultra-rapides miniatures et a mesuré les effets qu'ils ont eus sur le matériau de incidence-absorption.

Les résultats de la recherche sont enregistrés dans les Transmissions de Nature de tourillon, dans un papier Co-écrit par le postdoc ancien Jae-Hwang Lee, maintenant un scientifique de recherches au Riz ; postdoc Markus Retsch ; Chanteur Jonathan d'étudiant de troisième cycle ; Edwin Thomas, un professeur de MIT d'ancien qui est maintenant au Riz ; étudiant de troisième cycle David Veysset ; ancien étudiant de troisième cycle Gagan Saini ; postdoc ancien Thomas Pezeril, maintenant sur le corps enseignant chez Université du Maine, à Le Mans, la France ; et professeur Keith Nelson de chimie. Le travail expérimental a été conduit à l'Institut du MIT pour des Nanotechnologies de Soldat.

L'équipe a développé un polymère auto-assemblant avec une structure de couche-gâteau : couches caoutchouteuses, qui fournissent la résilience, alternant avec les couches vitreuses, qui fournissent la force. Elles ont alors développé une méthode pour tirer les petits programmes en verre au matériau à la grande vitesse à l'aide d'un pouls de laser pour évaporer rapidement une couche de matériau juste ci-dessous sa surface. Bien Que les petits programmes aient été minuscules - juste des millionths d'un compteur de diamètre - ils étaient toujours des centaines de périodes plus grandes que les couches du polymère qu'ils ont influencé : assez grand pour simuler les incidences par de plus grands objectifs, tels que des balles, mais le petit asse'ainsi les effets des incidences ont pu être étudiés en détail utilisant un microscope électronique.

Voir les couches

Des composés Structurés de polymère ont été précédemment testés pour des applications possibles d'incidence-protection. Mais personne n'avait trouvé une voie d'étudier exact comment ils fonctionnent - tellement il n'y avait aucune voie de rechercher systématiquement des combinaisons améliorées des matériaux.

Les techniques neuves développées par les chercheurs de MIT et de Riz ont pu fournir une telle méthode. Leur travail a pu accélérer le progrès sur des matériaux pour des applications dans le blindage de fuselage et de véhicule ; armature pour protéger des satellites contre des incidences de micrometeorite ; et couches pour que les lames de turbine de moteur à réaction protègent contre des incidences ultra-rapides par des particules de sable ou de glace.

Les méthodes l'équipe développée pour produire les incidences ultra-rapides de laboratoire, et pour effets mesurer incidences' d'une voie précise, « peut être un outil quantitatif extrêmement utile pour le développement des nanomaterials protecteurs, » dit Lee, l'auteur important du papier, qui a fait beaucoup de cette recherche tandis que dans le Service du MIT du Scientifique et Technique de Matériaux. « Notre travail présente quelques analyses précieuses pour comprendre que la cotisation » de la structure de nanoscale à la voie de tels matériaux absorbent une incidence, il dit.

Puisque le matériau posé a un tel prévisible, la structure commandée, les effets des incidences sont facilement mesurées en observant des déformations dans la coupe transversale. « Si vous voulez tester à l'extérieur comment les systèmes commandés se comporteront, » le Chanteur dit, « c'est la structure parfaite pour tester. »

Quel sens fonctionne bien

L'équipe a constaté que quand les projectiles ont heurté les couches de front, elles ont absorbé l'incidence 30 pour cent plus effectivement que dans arête-sur l'incidence. Cette information peut avoir la pertinence immédiate pour le design des matériaux protecteurs améliorés.

Le Nelson a passé des années développant les techniques qui emploient des pouls de laser pour observer et mesurer des ondes de choc de nanoscale - les techniques qui ont été adaptées pour cette recherche à l'aide de Lee, de Veysset et d'autres membres de l'équipe. Dans Le Meilleur Des Cas, dans la future recherche, l'équipe espère pouvoir observer la canalisation des projectiles en temps réel afin d'obtenir une meilleure compréhension de la séquence d'opérations pendant que le matériau influencé subit la déformation et les dégâts, le Nelson dit.

De plus, maintenant que la méthode expérimentale a été développée, les chercheurs voudraient vérifier différents matériaux et des structures pour voir comment ceux-ci répondent aux incidences, Nelson dit : variant la composition et l'épaisseur des couches, ou l'utilisation de différentes structures.

Donald Shockey, le directeur du Centre pour la Physique de Fracture à l'International de SRI, un institut de recherches sans but lucratif à Menlo Park, Californie, dit, « C'est un roman et un élan utile qui fourniront la compréhension nécessaire des mécanismes régissant comment une projectile pénètre les gilets protecteurs et les casques. » Il ajoute que ces résultats « fournissent les données exigées pour développer et valider les modèles de calcul » pour prévoir le comportement des matériaux d'incidence-protection et pour développer les matériaux nouveaux et améliorés.

« La clé aux matériaux se développants avec une meilleure résistance de l'impact est de comprendre la déformation et comportement de défaillance à l'extrémité d'une projectile de avancement, » Shockey dit. « Nous devons pouvoir voir cela. »

Source : http://web.mit.edu

Last Update: 8. November 2012 04:43

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