Американские исследователи из Национального института стандартов и технологий создали синтетический материал, способный выдерживать экстремальные удары. Вдохновением для разработки послужила креветка-богомол — морское существо, чья ударная сила сопоставима с выстрелом из мелкокалиберного оружия. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Креветка-богомол способна разбивать панцири моллюсков благодаря уникальной структуре своего экзоскелета, называемой «структурой Булигана» — микроскопической спиральной укладке волокон. Ученые воссоздали эту структуру в лаборатории, используя нанокристаллы целлюлозы — вещества, содержащегося в растительных волокнах.
Полученные материалы подвергли настоящему испытанию: в них запускали микропули из диоксида кремния со скоростью до 600 м/с, используя мощные лазеры. Видеозапись удара, снятая с помощью ультрабыстрой камеры, показала, как пули либо пробивают пленку, либо отскакивают, как теннисный мяч, оставляя минимальные повреждения.
«Мы выяснили, что можем изменять устойчивость материала к удару, регулируя толщину и плотность нанокристаллов», — пояснил инженер-материаловед Эдвин Чан. — «Более толстые образцы эффективнее перераспределяли ударную волну и меньше повреждались».
Разработка может найти применение в аэрокосмической отрасли — например, для защиты спутников и космических аппаратов от микрометеоритов. Также материал может использоваться в пуленепробиваемом стекле, строительстве взрывостойких объектов и создании защитных шлемов нового поколения.
