الباحثون في مع و معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا صنعوا مادة تمت معالجتها بالهندسة النانوية يمكن أن تكون أقوى من مواد مثل الكيفلار أو الفولاذ. مصنوعة من الكربون المترابط “tetrakaidecahedrons” المواد امتصت تأثير الرصاص المجهرية بطريقة مذهلة.
هدفت الدراسة ، التي قادها كارلوس بورتيلا من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، إلى معرفة ما إذا كانت المواد ذات البنية النانوية – أي المصممة والمصنعة بمقياس النانومتر – يمكن أن تكون مسارًا قابلاً للتطبيق نحو دروع واقية شديدة الانفجار ، والدروع الواقية من الرصاص وغيرها من الأسطح الواقية.
فكرة رباعي الوجوهومع ذلك ، فإن المواد ذات الأساس ليست جديدة. اقترح اللورد كلفن في القرن التاسع عشر فئة معقدة من 14 جانبًا من متعدد الوجوه (هناك حوالي 1.5 مليار اختلاف محتمل) باعتبارها واحدة من أكثر الفئات كفاءة من الناحية النظرية لملء الفراغ بنسخ منه.
تساءل بورتيلا وزملاؤه إذا كان يمكن حشو العديد من هذه المجسمات المتعددة الوجوه في مساحة صغيرة ومترابطة ، فهل سيكونون بمثابة ممتص صدمات فعال؟ تم اختبار هذه المواد بتشوهات بطيئة ولكن ليست تأثيرات قوية كما هو متوقع من رصاصة أو نيازك دقيق.
لمعرفة ذلك ، قاموا بتجميع كتل من المادة عن طريق تقنيات الطباعة النانوية ، وخبز الهيكل الناتج حتى يصبح كربونًا نقيًا. ثم أطلقوا النار على هذه الهياكل الكربونية برصاصات من أكسيد السيليكون بعرض 14 ميكرون تتحرك بسرعة أعلى بكثير من سرعة الصوت (على الرغم من أن المقارنة في هذه المقاييس غريبة بعض الشيء).
اعتمادات الصورة: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
تمتص الهياكل الكربونية ، وخاصة تلك الأكثر كثافة ، التأثير جيدًا للغاية ، مما أدى إلى إيقاف الجسيمات الميتة – وبشكل حاسم ، تشوه ولكن لا تتحطم.
قال بورتيلا في بيان صحفي يصف هذا الاكتشاف: “نظهر أن المادة يمكن أن تمتص قدرًا كبيرًا من الطاقة بسبب آلية ضغط الصدمات للدعامات على المقياس النانوي مقابل شيء كثيف ومتآلف بالكامل ، وليس مترابطًا بالنانو”. “المقدار نفسه من كتلة مادتنا سيكون أكثر فاعلية في إيقاف قذيفة من نفس كمية كتلة الكيفلار.”
ومن المثير للاهتمام ، أن الباحثين وجدوا أنهم كانوا قادرين على نمذجة التأثير والضرر بشكل أفضل باستخدام الأساليب المستخدمة عمومًا لوصف النيازك التي تؤثر على سطح الكوكب.
هذه مجرد نتيجة معملية أولية ، لذلك لن يرتدي الجنود سترات واقية من الرصاص رباعي الوجوه في أي وقت قريب ، لكن التجربة تُظهر بالتأكيد وعدًا بهذا النهج. إذا كان الفريق قادرًا على إيجاد طريقة لتصنيع المواد على نطاق واسع ، فقد يكون ذلك مفيدًا في جميع أنواع الصناعات.
تم نشر الدراسة في المجلة مواد الطبيعة.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
