Na początek zastanówmy się nad tym, czym powinien się charakteryzować materiał o niezwykłej sile i odporności na uderzenia? Między innymi, choć zapewne nie będzie to pierwsza myśl w naszych głowach, powinien nie ulegać uszkodzeniom podczas bombardowania go cząstkami z prędkością naddźwiękową. Badacze z amerykańskiego MIT opracowali strukturę materiału na bazie węgla, który znakomicie sobie radzi w ekstremalnych warunkach uderzenia. W przyszłości może on posłużyć jako budulec wahadłowców kosmicznych, różnych pojazdów technicznych (w tym wojskowych), jak i do konstrukcji hełmów oraz innych przedmiotów ochronnych.
Czytaj też: Pierwszy taki materiał w historii. Autorzy porównują to odkrycie do znalezienia nowego kontynentu
Z artykułu na łamach czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences możemy dowiedzieć się nieco więcej, jak wyglądały eksperymenty. Jak się zapewne domyślamy, kluczem do sukcesu było opracowanie najlepszej z możliwych struktury materiału. Uznano, że konstrukcja w formie plastra miodu oparta na dwóch „filarach” będzie najwierniej ukazywać to, co się dzieje z materiałem podczas uderzania cząstek. Poza nią stworzono dla porównania efektów drugi model węglowego materiału, który nie posiada porowatej struktury i jest cały zasklepiony.
Bombardowali materiał cząstkami z prędkością naddźwiękową. Co otrzymali w rezultacie?
Oczywiście mówimy tutaj wciąż o ekstremalnie małej skali badań. Materiał w przekroju był o wiele cieńszy niż ludzki włos. Wobec tego należało użyć specjalistycznej aparatury, która będzie w stanie kamerować takie mikrośrodowisko. Podczas eksperymentu wystrzeliwano w stronę materiału mniejsze od niego samego cząstki z prędkością 850 metrów na sekundę (do 3000 kilometrów na godzinę). Specjalne kamery rejestrowały każdą nanosekundę zdarzenia.
Czytaj też: Energetyczny wynalazek 2w1. Ten materiał zbawi akumulatory i coś jeszcze ważniejszego
Po ustaniu bombardowania naukowcy porównali uszkodzenia mechaniczne na siatkowym materiale o strukturze plastra miodu do tych powstałych na analogicznym materiale mającym w pełni zasklepioną powierzchnię. Okazało się, że „dziurkowany” model zdradzał mniej śladów pęknięć i wgnieceń. Zdaniem odkrywców, metoda rejestrowania uderzeń w nanoskali czasowej i rzeczywistej pozwoliła na dojście do takich obserwacji i wniosków.
Carlos Portela, kierownik badań z MIT, dodaje, że w dalszej kolejności jego zespół planuje wykorzystać nową metodę do projektowania kolejnych materiałów, aby możliwe było ich zastosowanie w sprzęcie ochronnym różnego typu. Zdaniem badacza, obserwacja w nanoskali przyspieszy tempo weryfikacji, które struktury są bardziej lub mniej odporne na ekstremalne uderzenia.
