Ο Αμερικανικός στρατός αναπτύσσει υλικό που οι σφαίρες όταν το χτυπούν αναπηδούν

Ο Αμερικανικός στρατός αναπτύσσει υλικό που οι σφαίρες όταν το χτυπούν αναπηδούν.

Το Ερευνητικό Εργαστήριο Στρατού των ΗΠΑ (ARL), σε συνεργασία με το MIT, έχει αναπτύξει ένα νέο είδος πολυμερούς υλικού που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή πιο αποτελεσματικών εργαλείων μάχης, όπως κράνη από τα οποία μπορούν να αναπηδήσουν οι σφαίρες.

Το υλικό είναι κατασκευασμένο από poly-urethane urea elastomers (PUU), και βρέθηκε ότι παρουσιάζει υπερελαστική συμπεριφορά όταν χτυπάται σε πολύ υψηλές ταχύτητες από μικρά σωματίδια.

Το PUU γίνεται άκαμπτο όταν επηρεάζεται και παραμορφώνεται στο ήμισυ του αρχικού του πάχους σε σύντομο χρονικό διάστημα (σε 1 εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου) και στη συνέχεια αναπηδά στην αρχική του μορφή, σύμφωνα με μια θέση του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ (DoD).

Αυτό το είδος συμπεριφοράς παρατηρείται για πρώτη φορά, λέει η έκθεση, σε αντίθεση με τις επιπτώσεις που παρατηρήθηκαν σε άλλα ελαστομερή, όπου παρόμοια μικροσφαιρίδια, όταν χτυπούν σε υψηλές ταχύτητες, συνήθως διεισδύουν στο στόχο που δεν ανακτά την αρχική του μορφή, και έχει ως αποτέλεσμα τον τραυματισμό του στρατιώτη.

Η παραδοσιακή θωράκιση βασίζεται σε ιδιότητες όπως η ακαμψία. Προκειμένου να επιτύχει την ικανότητα να αντισταθεί στην παραμόρφωση όταν δέχεται επίθεση, το υλικό πρέπει να παραμείνει σκληρό και να απορροφήσει την ενέργεια. Η πανοπλία που βασίζεται σε κεραμικά, μεταλλικά φύλλα και σύνθετα υλικά με βάση την ίνα όπως το kevlar δουλεύει με αυτόν τον τρόπο.

Ωστόσο, οι συμβατικές ιδιότητες δεν αποτελούν καλό δείκτη για το πόσο γρήγορα τα υλικά αυτά αλλάζουν από το να είναι μαλακά και ευέλικτα έως σκληρά και ανθεκτικά όταν αντιμετωπίζουν πρόσκρουση. Αυτή η δυναμική ακαμψία είναι αυτό που οι ερευνητές θέλουν να αυξήσουν και η PUU φαίνεται να έχει ένα πλεονέκτημα έναντι της παραδοσιακής θωράκισης.

Η δοκιμασία με πολυανθρακικό γυαλί, το οποίο είναι γνωστό ότι έχει υψηλή αντοχή στη θραύση, την βαλλιστική αντοχή – την αντοχή στην κρούση – τα PUU βρέθηκαν να έχουν πολύ υψηλότερο ποσοστό δυναμικής ακαμψίας. Επίσης, η αντίσταση κατά της διείσδυσης των υλικών μπορεί να ρυθμιστεί με ακρίβεια. Με την απλή αλλαγή της μοριακής σύνθεσης της PUU, οι ερευνητές κατάφεραν να μειώσουν κατά 50% το μέσο βάθος διείσδυσης.

Τα τρέχοντα κράνη που χρησιμοποιούνται από στρατιώτες είναι γνωστό ότι υφίστανται σοβαρές παραμορφώσεις από το χτύπημα των σφαιρών. Αυτό το χτύπημα κάλλιστα μπορεί να παρομοιαστεί σαν να χτυπάτε με ένα σφυρί στο κεφάλι του στρατιώτητου. Η χρήση των PUU μπορούννα μειώσουν σημαντικά την παραμόρφωση, σύμφωνα με την έκθεση.

Εκτός από τα κράνη, τα προστατευτικά προσώπου και άλλα προστατευτικά ρούχα για στρατιώτες, τα PUU μπορούν επίσης να δουν τη χρήση τους σε αθλητικές ενδυμασίες για αθλητές. Ένα στρώμα PUU γύρω από τα υπάρχοντα κράνη θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά την απόδοση και κατά συνέπεια την προστασία του ατόμου.