Neprůstřelný grafen

8. prosinec 2014
Výzkumníci Edwin Thomas z George R. Brown School of Engineering, Rice University a Jae-Hwang Lee z University of Massachusetts, Amherst, představují grafen jako materiál, který v experimentu efektivně zachytil vystřelené kulky

Tým výzkumníků z americké Riceovy univerzity zjistil, že určitá forma mnohovrstvého grafenu dokáže odolat vystřeleným kulkám v mnohem větší míře než ocel nebo kevlar.

Výzkumníci ve své univerzitní laboratoři vytvořili speciální střelnici, na které byli schopni vrhat mikrokulky nadzvukovými rychlostmi proti grafenové fólii. Zjistili, že pokud vytvoří fólii, která obsahuje více vrstev grafenu, tedy dvojrozměrného uhlíkového pletiva, nad sebou, tento materiál je pak na mikroskopické úrovni zhruba desetkrát odolnější než ocel. Zatím zřejmě nikdo jiný grafen tímto způsobem, tedy jako potenciální pancíř při dynamickém namáhání, v praxi netestoval.

Samotný způsob odpalování kulek na malé střelnici byl netypický. Úlohu střelného prachu zde zastávala zlatá vlákna, odpařovaná uvnitř plastové bubliny pomocí intenzivního a krátkého pulsu laserového paprsku. Tato exploze vystřelila malé skleněné mikrokuličky proti terči z grafenu, který měl tloušťku od 10 do 100 nanometrů. Mikrokuličky přitom dosahovaly nadzvukové rychlosti. Vědci pak detailně prozkoumali metodou elektronové mikroskopie, jakým způsobem grafen absorboval nárazy kulek. Grafen byl schopen na náraz zareagovat rychlým a vratným protažením uhlíkového pletiva, resp. vytvořením malých radiálních (od středu jdoucích) poruch. Absorbovaná energie, bez protržení fólie, přitom byla asi dvakrát větší než u kevlaru, ze kterého se dnes vyrábějí neprůstřelné vesty, a asi desetkrát větší než u oceli. Působivá byla zejména rychlost, se kterou se deformační energie rozplynula z místa dopadu pryč - asi třikrát rychleji než v oceli.

V této souvislosti je zajímavé, že grafenová nanostruktura, ačkoliv je jinak naprosto neprostupná pro atomy a molekuly, je naopak průchodná pro protony, což zjistili odborníci z britské univerzity v Manchesteru. Grafen se tedy jeví jako perspektivní materiál pro palivové články, u nichž hraje pohyb protonů klíčovou roli.

Mnohovrstvý grafen dokáže odolat vystřeleným kulkám

Grafen je vlastně speciální uhlíková nanostruktura, která je uspořádána na úrovni jednotlivých atomů v měřítku nanometrů. Připomíná velmi jemné šestiúhelníkové a pravidelně srovnané pletivo, v jehož uzlech se nacházejí jednotlivé atomy uhlíku. Tloušťka této jednoatomární vrstvy činí jen asi jednu třetinu nanometru. Mezi zajímavé vlastnosti grafenu patří obecně jeho vynikající mechanické, elektronické, tepelné a optické parametry, které otevírají cestu k novým výrobkům a aplikacím.

Zdroje: Phys.Org 1, Phys.Org 2, NextBigFuture, New Scientist, Science Magazine, Fortean Slip, ScienceNews, Business Insider

Spustit audio
autor:Pavel Vachtl
  • Technologie