Углеродные нанотрубки нашли применение во всем: от футболок для контроля сердечного ритма до смарт-бинтов и более эффективных солнечных элементов. Теперь ученые из Университета Висконсин-Мэдисон использовали их в пене для подкладки шлема, которая обеспечивает лучшую защиту от ударов, чем обычные пены.
Прежде всего, что такое углеродная нанотрубка? Проще говоря, это лист графена, свернутый в трубку. А что такое графен? Это материал толщиной в один атом, состоящий из атомов углерода, связанных друг с другом в виде сот. Среди множества других полезных качеств графен является самым прочным из всех известных материалов.
Новая легкая «сверхамортизирующая» пена для подкладки шлема состоит из многочисленных полых цилиндрических структур микрометрового размера, стенки которых состоят из углеродных нанотрубок. Цилиндры выровнены вертикально относительно друг друга, плюс нанотрубки, из которых состоят их стенки, также выровнены вертикально.
На изображении под микроскопом видны цилиндры пены, стенки которых сделаны из углеродных нанотрубок. Фото: Ramathasan Thevamaran.
На амортизирующие качества пены очень сильно влияют такие факторы, как внутренний диаметр цилиндров, толщина их стенок, величина зазоров между соседними цилиндрами.
Поэкспериментировав с 60 различными комбинациями этих параметров, исследователи пришли к одной конфигурации, которая работала лучше всего. Утверждается, что полученная пена обладает в 18 раз более высоким удельным поглощением энергии, чем пена, используемая в настоящее время в военных шлемах США, а также она прочнее и жестче. В качестве дополнительного бонуса материал сохраняет эти качества даже при очень высоких и очень низких температурах.
В настоящее время ученые сотрудничают с производителем шлемов Team Wendy, чтобы протестировать прототип подкладки шлема из пены в реальных условиях и сценариях.
«Этот новый материал обладает огромным потенциалом для поглощения энергии и, таким образом, смягчения воздействия и последствий, что, в свою очередь, должно значительно снизить вероятность повреждения головного мозга», — сказал ведущий ученый, профессор Раматасан Тевамаран.
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале Extreme Mechanics Letters.
Источник: University of Wisconsin-Madison.
