Novo tecido à prova de balas protegeria espaçonaves de detritos espaciais

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Engenheiros da Universidade de Wisconsin-Madison criaram um material feito em nanofibras que supera qualquer tecnologia atualmente utilizada, como placas de aço e tecido Kevlar, e proteção contra impactos de projetos de alta velocidade. Segundo seus desenvolvedores, o desse uso material na fabricação de espaçonaves poderia servir de escudo contra detritos que ameaçam a órbita da Terra.

Propriedades do novo tecido de nanofibras à prova de projetos superam tudo o que já existe no mercado. Imagem: Tagirro – Shutterstock

“Nossos tapetes de nanofibra têm pesquisas protetoras que superam em muitos outros sistemas materiais, com um peso muito mais leve”, diz Ramathasan Thevamaran, professor assistente de física de engenharia da UW-Madison, que liderou a sistemas, recentemente publicado na revista ACS Nano.

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Para criar o material, Thevamaran e o aluno de pós-doutorado Jizhe Cai misturaram nanotubos de carbono multiparedes — cilindro de carbono com apenas um átomo de espessura em cada camada — com nanofibras Kevlar. Segundo eles, os tapetes de nanofibra resultantes são superiores em dissipação de energia a partir do impacto de pequenos movimentos-se mais rápido do que a energia de um impacto velocidade do som.

Novo material à prova de balas pode ter de ser apresentado

Esse avanço estabelecer como bases para o uso de nanotubos de carbono em armadura de materiais de alto desempenho, como em coletes à prova de balas para proteger o melhor usuário e além do uso em escudos ao de naves de carbono para mitigar danos causados detritos em alta velocidade.

“Os materiais de nanofibras são muito úteis para aplicações protetoras porque as fibras em nanoescala excelente resistência, e dureza têm resistência em comparação com as fibras de macroescala”, explica Thevamaran. “Os tapetes de energia veremos agora até nanotubo de carbono, e melhor desempenho de energia”.

Para isso, uma equipe sintetizou nanofibras Kevlar e incorporou uma pequena quantidade delas em seus tapetes de nanotubo de carbono, criando ligações de hidrogênio entre as coisas. Essas ligações de hidrocarbono são alteradas como carbono, entre as nanotubos que causam a quantidade de material certo de mistura, os nanotubos não têm desempenho geral.

Novo material de nanofibras tem resistência sem precedentes a impactos. Imagem: Jizhe Cai, Claire Griesbach e Ramathasan Thevamaran

“A ligação de hidrogênio é uma dinâmica, o que ela pode ligar e reparar automaticamente, permitindo que ela dissipe um processo significativo”, disse Thevam. “Além disso, como ligações de hidrogênio proporcionam mais resistência a essa interação, que fortalece e enrijece o tapete de nanofibra. Quando melhoramos como impacto de interferências interfaciais em nosso Kevlar, acrescentando quase 100% de modificação de desempenho de energia em acréscimos de desempenho fibrônico.

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Os pesquisadores testaram o novo material usando um sistema de teste de impacto de microprojétil no laboratório de Thevamaran, usando lasers para atirar microbolhas nas amostras de material.

Nosso sistema foi projetado de forma que pode ser uma única bala sob a forma de um raio realmente capaz de projetar até segundo o alvo, controlada com uma velocidade muito controlada que pode ser 100 quilômetro por segundo mais de 100 segundos” , diz Thevamaran. “Isso aconteceu nos caminhos que aconteceram em uma escala de tempo onde aconteceram experiências que aconteceram como resposta do material — à medida que aconteceram”.

Além de sua resistência ao impacto, a vantagem do novo material de nanofibras é que ele é estável em temperaturas muito altas e muito baixas, tornando-o mais útil para aplicações em uma ampla gama de ambientes extremos.

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