agosto 1, 2021

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Los ‘tetrakaidecaedros’ nanofabricados pueden superar al Kevlar

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Investigadores en Con Y el Instituto de Tecnología de California Hicieron un material de nanoingeniería que podría ser más fuerte que materiales como el Kevlar o el acero. Hecho de material de “tetracaidecaedros” con enlaces de carbono, absorbió el impacto del plomo microscópico de una manera asombrosa.

El estudio, dirigido por Carlos Portela del Instituto de Tecnología de Massachusetts, tenía como objetivo ver si los materiales nanoestructurados, es decir, diseñados y fabricados a escala nanométrica, podrían ser un camino viable hacia armaduras corporales altamente explosivas, armaduras corporales y otros. Superficies protectoras.

ocurrencia tetraédricoSin embargo, el material subyacente no es nuevo. Lord Kelvin en el siglo XIX propuso una clase compleja de 14 lados de un poliedro (hay alrededor de 1.500 millones de variaciones posibles) como una de las clases teóricamente más eficientes para completar con copias del mismo.

Portela y sus colegas se preguntaron si muchos de estos poliedros podrían colocarse en un espacio pequeño e interconectado, ¿servirían como un amortiguador eficaz? Estos materiales se probaron con deformaciones lentas, pero no con efectos tan fuertes como se esperaría de una bala o un micrometeorito.

Para averiguarlo, sintetizaron grupos del material mediante técnicas de nanoimpresión y hornearon la estructura resultante hasta que se convirtió en carbono puro. Luego dispararon a estas estructuras de carbono con balas de óxido de silicio de 14 micrones de ancho que se movían muy por encima de la velocidad del sonido (aunque la comparación a estas escalas es un poco extraña).

Primer plano de una bala de óxido de silicio con incrustaciones de carbono

Créditos de imagen: Instituto de Tecnología de Massachusetts / Instituto de Tecnología de California

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Las estructuras de carbono, especialmente las más densas, absorben muy bien el impacto, deteniendo las partículas muertas y, lo que es más importante, deformándose pero sin romperse.

“Demostramos que el material puede absorber una gran cantidad de energía debido al mecanismo de compresión de choque de los puntales a nanoescala versus algo que es denso y completamente monolítico, no nano-coherente”, dijo Portella en un comunicado de prensa que describe el descubrimiento. . “La misma cantidad de masa de nuestro material sería más eficaz para detener un proyectil que la misma cantidad de masa que el Kevlar”.

Curiosamente, los investigadores descubrieron que podían modelar mejor el impacto y el daño utilizando métodos comúnmente utilizados para describir los meteoritos que impactan en la superficie del planeta.

Este es solo un resultado de laboratorio preliminar, por lo que los soldados no usarán chalecos antibalas tetraedros en el corto plazo, pero la experiencia ciertamente se muestra prometedora con este enfoque. Si el equipo puede encontrar una forma de fabricar el material a gran escala, podría ser útil en todo tipo de industrias.

El estudio fue publicado en la revista materiales de la naturaleza.

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