Chất lỏng phi Newton làm áo giáp
Bảo vệ cơ thể con người khỏi các vũ khí đã là một vấn đề thời sự trong nhiều thế kỷ. Trong thời cổ đại, các chiến binh thường chỉ sử dụng lá chắn; vào thời Trung cổ, áo giáp nặng trở nên phổ biến, thường nặng 30-50 kg. Sau đó, khi súng ống được sử dụng rộng rãi, áo giáp bắt đầu mất dần tính liên quan, tuy nhiên, chúng đã khởi đầu cho áo chống đạn hiện đại, bao gồm các tấm có thể dập tắt năng lượng của một viên đạn và chống đỡ đòn bằng vũ khí lạnh. Đồng thời, vận trình không hề dậm chân tại chỗ, con giáp cũng không ngừng được nâng cao. Chúng ngày càng trở nên bền hơn, đồng thời giảm trọng lượng và trở nên thoải mái hơn khi mặc.
Một trong những giải pháp mới trong lĩnh vực áo giáp có thể là áo giáp dựa trên chất lỏng phi Newton. Như vậy, chất lỏng có thể thay thế Kevlar. Ngày nay, các nhà khoa học Ba Lan từ Viện Công nghệ Bảo mật Moratex đang làm việc theo hướng này. Họ quyết định tìm ra một ứng dụng quân sự cho một chất được biết đến từ lâu - một chất lưu không phải Newton, độ nhớt của chất này trong quá trình chảy phụ thuộc vào gradient vận tốc. Áo giáp chất lỏng từ các chuyên gia Ba Lan đã nhận được chỉ định STF - Shear-Thickening Fluid. Nó có thể bảo vệ chống lại sức xuyên phá của vũ khí tốc độ cao, phân tán tốt sóng xung kích trên một khu vực rộng lớn.
Một chất lưu không phải Newton là một chất thú vị, có lúc có thể hoạt động như chất rắn và có lúc giống chất lỏng thực sự. Một chất lỏng thông thường có thể chảy và lan rộng, và một chất lỏng không phải Newton cũng có thể. Mặt khác, một chất lỏng thông thường không thể ở thể rắn, hình thành và bật lại, nhưng một chất lỏng phi Newton thì có thể. Công cụ này là thú vị trong và của chính nó. Lý do giải thích cho hành vi này của các chất lỏng phi Newton là chúng thường được làm từ các phân tử polyme lớn. "Sự gắn kết" giữa các phân tử như vậy không mạnh lắm, nhưng các phân tử này có thể trượt tương đối tự do so với nhau. Ví dụ đơn giản nhất trong gia đình về một chất lỏng như vậy là một hỗn hợp của tinh bột với một lượng nhỏ nước. Tác động bên ngoài vào các đại phân tử của chất kết dính lơ lửng trong chất lỏng càng nhanh thì độ nhớt của chất lỏng càng cao.
Không giống như chất lỏng thông thường, có thể thay đổi cấu trúc của chúng tùy thuộc vào sự dao động của áp suất hoặc nhiệt độ, chất lỏng không Newton cũng có thể thay đổi độ nhớt của chúng trong điều kiện ứng suất. Nói một cách đơn giản, chúng có thể biến thành một vật liệu bền rất nhanh chóng. Điều này xảy ra với một tác động đủ mạnh, có thể là do trúng vật thể của một viên đạn.
Áo chống đạn Kevlar hiện đại có khả năng giữ một viên đạn tốt, nhưng đồng thời, khi trúng đạn, chúng sẽ uốn cong đến độ sâu tới 100 cm, tất nhiên là tốt hơn vết đạn, nhưng cách này a người có thể bị thương nặng dưới dạng bầm tím nghiêm trọng hoặc gãy xương. Đồng thời, do tính chất đặc biệt của chất lỏng phi Newton và thiết kế chèn được tính toán cẩn thận, độ biến dạng của áo chống đạn sử dụng vật liệu này giảm xuống còn một cm, khá an toàn cho một người, đồng thời loại bỏ biến dạng của áo chống đạn sử dụng vật liệu này. đe dọa tính mạng XNUMX%. Ngoài ra, chất lỏng không phải Newton có thể phân phối năng lượng đồng đều trên toàn bộ diện tích của áo giáp khi va chạm.
Cho đến nay, các nhà khoa học Ba Lan không vội tiết lộ thành phần chính xác của chất lỏng được sử dụng trong áo giáp của họ, nhưng đồng thời họ cũng đảm bảo rằng bộ giáp như vậy có thể ngăn chặn một viên đạn bay với tốc độ lên tới 450. bệnh đa xơ cứng. Đó là, chúng ta vẫn đang nói về đạn súng lục. Ví dụ, sơ tốc đầu nòng của đạn PM được sử dụng rộng rãi là 315 m / s và của súng lục TT là 424-455 m / s. Đồng thời, sơ tốc đầu nòng của súng trường tấn công AK-74M không kém phần phổ thông là 900 m / s. Theo các chuyên gia Ba Lan, việc sử dụng chất lỏng không phải Newton hầu như loại bỏ khả năng phục hồi do sự tiêu tán năng lượng va chạm hiệu quả hơn nhiều. Điều này cũng có nghĩa là người mặc bộ giáp như vậy sẽ cảm thấy ít bị ảnh hưởng hơn khi một viên đạn bắn vào mình. Khi bị đánh ở tốc độ cao, vùng bị ảnh hưởng của STF cứng lại ngay lập tức, giúp tiêu tán năng lượng va chạm và bảo vệ các cơ quan nội tạng của con người một cách hiệu quả.
Đồng thời, áo giáp “chất lỏng” hứa hẹn sẽ khá nhẹ và bộ giáp làm bằng chất liệu này khá thoải mái, không gây ảnh hưởng đến công việc của con người, không gây bất tiện khi mặc, không cản trở việc di chuyển. Theo các nhà phát triển Ba Lan, áo giáp của họ sẽ có trọng lượng nhẹ hơn các sản phẩm của Kevlar. Vẫn còn khá khó khăn để đánh giá điều này, chỉ có một video nhỏ được xuất bản trên YouTube trong phạm vi công cộng.
Điều đáng chú ý là những phát triển tương tự đã được thực hiện vào những thời điểm khác nhau ở Anh và Mỹ. Nhưng chất lỏng được tạo ra ở những quốc gia này bền nhất khi kết hợp với lớp bảo vệ Kevlar, khiến những chiếc áo vest được tạo ra rất nặng. Tuy nhiên, Moratex tuyên bố rằng chất mà họ đã phát triển có thể được sử dụng để sản xuất áo giáp, điều này sẽ yêu cầu một số lượng tối thiểu các hạt chèn từ các vật liệu bổ sung. Các nhà khoa học Ba Lan không có ý định chỉ tập trung vào khía cạnh quân sự của sự phát triển của họ. Ngoài ra, họ đang nghiên cứu một chất lỏng từ động lực học có thể thay đổi độ nhớt của nó dưới tác động của từ trường. Theo họ, cả hai loại chất lỏng này không chỉ có thể được sử dụng trong sản xuất áo chống đạn mà còn được sử dụng trong sản xuất vật cản ô tô, dụng cụ thể thao chuyên nghiệp và hàng rào bảo vệ đường.
Nguồn thông tin:
http://hitech.newsru.com/article/17apr2015/liquid
http://hi-news.ru/technology/polyaki-ispytali-puleneprobivaemuyu-zhidkost-dlya-bronezhiletov.html
http://www.popmech.ru/weapon/57836-nenyutonovskaya-bronya-na-smenu-kevlaru-prikhodit-zhidkost
Một trong những giải pháp mới trong lĩnh vực áo giáp có thể là áo giáp dựa trên chất lỏng phi Newton. Như vậy, chất lỏng có thể thay thế Kevlar. Ngày nay, các nhà khoa học Ba Lan từ Viện Công nghệ Bảo mật Moratex đang làm việc theo hướng này. Họ quyết định tìm ra một ứng dụng quân sự cho một chất được biết đến từ lâu - một chất lưu không phải Newton, độ nhớt của chất này trong quá trình chảy phụ thuộc vào gradient vận tốc. Áo giáp chất lỏng từ các chuyên gia Ba Lan đã nhận được chỉ định STF - Shear-Thickening Fluid. Nó có thể bảo vệ chống lại sức xuyên phá của vũ khí tốc độ cao, phân tán tốt sóng xung kích trên một khu vực rộng lớn.
Một chất lưu không phải Newton là một chất thú vị, có lúc có thể hoạt động như chất rắn và có lúc giống chất lỏng thực sự. Một chất lỏng thông thường có thể chảy và lan rộng, và một chất lỏng không phải Newton cũng có thể. Mặt khác, một chất lỏng thông thường không thể ở thể rắn, hình thành và bật lại, nhưng một chất lỏng phi Newton thì có thể. Công cụ này là thú vị trong và của chính nó. Lý do giải thích cho hành vi này của các chất lỏng phi Newton là chúng thường được làm từ các phân tử polyme lớn. "Sự gắn kết" giữa các phân tử như vậy không mạnh lắm, nhưng các phân tử này có thể trượt tương đối tự do so với nhau. Ví dụ đơn giản nhất trong gia đình về một chất lỏng như vậy là một hỗn hợp của tinh bột với một lượng nhỏ nước. Tác động bên ngoài vào các đại phân tử của chất kết dính lơ lửng trong chất lỏng càng nhanh thì độ nhớt của chất lỏng càng cao.
Không giống như chất lỏng thông thường, có thể thay đổi cấu trúc của chúng tùy thuộc vào sự dao động của áp suất hoặc nhiệt độ, chất lỏng không Newton cũng có thể thay đổi độ nhớt của chúng trong điều kiện ứng suất. Nói một cách đơn giản, chúng có thể biến thành một vật liệu bền rất nhanh chóng. Điều này xảy ra với một tác động đủ mạnh, có thể là do trúng vật thể của một viên đạn.
Áo chống đạn Kevlar hiện đại có khả năng giữ một viên đạn tốt, nhưng đồng thời, khi trúng đạn, chúng sẽ uốn cong đến độ sâu tới 100 cm, tất nhiên là tốt hơn vết đạn, nhưng cách này a người có thể bị thương nặng dưới dạng bầm tím nghiêm trọng hoặc gãy xương. Đồng thời, do tính chất đặc biệt của chất lỏng phi Newton và thiết kế chèn được tính toán cẩn thận, độ biến dạng của áo chống đạn sử dụng vật liệu này giảm xuống còn một cm, khá an toàn cho một người, đồng thời loại bỏ biến dạng của áo chống đạn sử dụng vật liệu này. đe dọa tính mạng XNUMX%. Ngoài ra, chất lỏng không phải Newton có thể phân phối năng lượng đồng đều trên toàn bộ diện tích của áo giáp khi va chạm.
Cho đến nay, các nhà khoa học Ba Lan không vội tiết lộ thành phần chính xác của chất lỏng được sử dụng trong áo giáp của họ, nhưng đồng thời họ cũng đảm bảo rằng bộ giáp như vậy có thể ngăn chặn một viên đạn bay với tốc độ lên tới 450. bệnh đa xơ cứng. Đó là, chúng ta vẫn đang nói về đạn súng lục. Ví dụ, sơ tốc đầu nòng của đạn PM được sử dụng rộng rãi là 315 m / s và của súng lục TT là 424-455 m / s. Đồng thời, sơ tốc đầu nòng của súng trường tấn công AK-74M không kém phần phổ thông là 900 m / s. Theo các chuyên gia Ba Lan, việc sử dụng chất lỏng không phải Newton hầu như loại bỏ khả năng phục hồi do sự tiêu tán năng lượng va chạm hiệu quả hơn nhiều. Điều này cũng có nghĩa là người mặc bộ giáp như vậy sẽ cảm thấy ít bị ảnh hưởng hơn khi một viên đạn bắn vào mình. Khi bị đánh ở tốc độ cao, vùng bị ảnh hưởng của STF cứng lại ngay lập tức, giúp tiêu tán năng lượng va chạm và bảo vệ các cơ quan nội tạng của con người một cách hiệu quả.
Đồng thời, áo giáp “chất lỏng” hứa hẹn sẽ khá nhẹ và bộ giáp làm bằng chất liệu này khá thoải mái, không gây ảnh hưởng đến công việc của con người, không gây bất tiện khi mặc, không cản trở việc di chuyển. Theo các nhà phát triển Ba Lan, áo giáp của họ sẽ có trọng lượng nhẹ hơn các sản phẩm của Kevlar. Vẫn còn khá khó khăn để đánh giá điều này, chỉ có một video nhỏ được xuất bản trên YouTube trong phạm vi công cộng.
Điều đáng chú ý là những phát triển tương tự đã được thực hiện vào những thời điểm khác nhau ở Anh và Mỹ. Nhưng chất lỏng được tạo ra ở những quốc gia này bền nhất khi kết hợp với lớp bảo vệ Kevlar, khiến những chiếc áo vest được tạo ra rất nặng. Tuy nhiên, Moratex tuyên bố rằng chất mà họ đã phát triển có thể được sử dụng để sản xuất áo giáp, điều này sẽ yêu cầu một số lượng tối thiểu các hạt chèn từ các vật liệu bổ sung. Các nhà khoa học Ba Lan không có ý định chỉ tập trung vào khía cạnh quân sự của sự phát triển của họ. Ngoài ra, họ đang nghiên cứu một chất lỏng từ động lực học có thể thay đổi độ nhớt của nó dưới tác động của từ trường. Theo họ, cả hai loại chất lỏng này không chỉ có thể được sử dụng trong sản xuất áo chống đạn mà còn được sử dụng trong sản xuất vật cản ô tô, dụng cụ thể thao chuyên nghiệp và hàng rào bảo vệ đường.
Nguồn thông tin:
http://hitech.newsru.com/article/17apr2015/liquid
http://hi-news.ru/technology/polyaki-ispytali-puleneprobivaemuyu-zhidkost-dlya-bronezhiletov.html
http://www.popmech.ru/weapon/57836-nenyutonovskaya-bronya-na-smenu-kevlaru-prikhodit-zhidkost
tin tức