Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Yeni Nanomalzeme Mermi Darbesine Kevlardan Daha İyi Dirençli

28.08.2021
39
Yeni Nanomalzeme Mermi Darbesine Kevlardan Daha İyi Dirençli

MIT, Caltech ve ETH Zürich’teki mühendisler, hassas desenli nano ölçekli yapılardan (resimde görülen) tasarlanan “nanomimarili” malzemelerin hafif zırh, koruyucu kaplamalar, patlama kalkanları ve diğer darbeye dayanıklı malzemeler için umut verici bir yol olabileceğini keşfettiler. Kredi: Araştırmacıların izniyle

İnsan saçından daha ince olan yeni malzeme, süpersonik hızlarda hareket eden mikropartiküllerin etkilerini emebilir.

Caltech’teki mühendisler, İLE BİRLİKTEve ETH Zürich, bir mermiyi durdurmada, kişisel koruyucu giysilerde yaygın olarak kullanılan bir malzeme olan Kevlar’dan daha etkili olan, küçük karbon payandalardan yapılmış nano mimarili bir malzeme geliştirdi.

Caltech malzeme bilimcisi Julia R. Greer tarafından öncülük edilen nano-mimarili malzemeler, nanometre ölçeğinde tasarlanmış ve olağandışı, genellikle şaşırtıcı özellikler sergileyen bir yapıya sahiptir; örneğin, sünger gibi orijinal şekillerine geri dönen olağanüstü hafif seramikler, sıkıştırıldıktan sonra.

Greer, Ruben F. ve Donna Mettler, “Bu çalışmadan elde edilen bilgiler, etkili zırh malzemelerinde, koruyucu kaplamalarda ve patlamaya dayanıklı kalkanlarda kullanım için ultra hafif, darbeye dayanıklı malzemeler için tasarım ilkeleri sağlayabilir,” diyor Greer, Ruben F. ve Donna Mettler Laboratuvarı malzemenin imalatına öncülük eden Malzeme Bilimi, Mekanik ve Tıp Mühendisliği Profesörü. Greer, dergide yayınlanan yeni materyal üzerine bir makalenin ortak yazarıdır. Doğa Malzemeleri.

Nanomalzemenin Esnekliği Süpersonik Mikropartiküller

Ekip, malzemeyi süpersonik hızlarda mikropartiküllerle vurarak esnekliğini test etti ve insan saçı genişliğinden daha ince olan malzemenin, minyatür mermilerin içinden geçmesini engellediğini buldu. Kredi: Araştırmacıların izniyle

İnsan saçından daha ince olan malzeme, aşırı ısı altında oluşturulmuş (pirolitik karbon olarak bilinir) karbon payandalardan yapılmış birbirine bağlı tetrakaidecahedronlardan oluşur. Tetrakaidekahedronlar 14 yüzlü yapılardır: altısı dört kenarlı ve sekizi sekiz kenarlı. Bunlara “Kelvin hücreleri” de denir çünkü 1887’de Lord Kelvin (fizikçi William Thomson, 1. Minimum yüzey alanı kullanan eşit boyutlu nesnelerle üç boyutlu uzay.

MIT’de makine mühendisliği yardımcı doçenti ve çalışmanın baş/yardımcı yazarı Carlos Portela (MS ’16, PhD ’19), “Tarihsel olarak bu geometri enerjiyi azaltan köpüklerde ortaya çıkıyor, diyor. Doğa Malzemeleri kağıt. Portela ve laboratuvarı, sert karbona esneklik kazandırmak için köpük benzeri yapıların kullanımını araştırdı. “Karbon normalde kırılgan olsa da, nano mimarili malzemedeki payandaların düzenlenmesi ve küçük boyutları, kauçuksu, bükülmenin hakim olduğu bir mimariye yol açıyor” diyor.

Nano-mimarili malzemelerin gücü, yavaş deformasyon (örneğin, sıkıştırma ve gerilim) kullanılarak incelenirken, Portela böyle bir malzemenin yüksek hızlı bir darbeden nasıl kurtulabileceğini bilmek istedi.

Nano Mimari Malzemeyi Etkileyen Mikropartiküller

MIT Nano Mimari Malzemesini Etkileyen Mikropartiküller

Araştırmacılar, yüksek hızlı bir kamera kullanarak, nano mimarili malzeme ile etki yaratan mikro parçacıkların videolarını yakaladılar. Kredi: MIT / Araştırmacıların izniyle

Greer laboratuvarında Caltech’te doktora sonrası eğitim veren Portela, malzemeyi ilk olarak, mikroskobik yapıları katılaştırmak ve şekillendirmek için hızlı, yüksek güçlü bir lazer kullanan bir teknik olan iki fotonlu litografi kullanarak ışığa duyarlı polimerden üretti. Ekibi daha sonra yapıları pirolize etti; yani polimeri pirolitik karbona dönüştürmek için çok yüksek sıcaklıkta bir fırında yaktılar. Bilim adamları malzemenin iki versiyonunu yarattılar: daha yoğun ve daha gevşek. Portela’nın laboratuvarı daha sonra her iki versiyonu da birer birer 14 mikron çapında küresel silikon oksit parçacıklarıyla patlattı. Parçacıklar saniyede 40 ila 1.100 metre hızla yol aldı; referans olarak, ses hızı saniyede 340 metredir.

Araştırmacılar, malzemenin daha yoğun versiyonunun, tamamen yoğun polimerler veya aynı kalınlıktaki karbon levhalarda olduğu gibi, mikropartiküllerin doğrudan yırtılmak yerine malzemeye gömülme eğiliminde olduğu için daha esnek olduğunu buldular. Daha yakından incelendiğinde, parçacığı doğrudan çevreleyen tek tek payandaların buruşacağını, ancak mermi durana kadar genel yapının bozulmadan kaldığını keşfettiler. Pound için pound, yeni malzeme çeliği yüzde 100’den fazla ve Kevlar kompozitlerini yüzde 70’ten fazla geride bıraktı.

Portela, “Malzemenin, nano-mimarili değil, tamamen yoğun ve monolitik bir şeye karşı nano ölçekteki bu şok sıkıştırma mekanizması nedeniyle çok fazla enerji emebileceğini gösteriyoruz” diyor.

Gerçek dünyadaki uygulamalarda kullanılacak malzeme için, araştırmacıların daha sonra üretimini artırmanın yollarını bulması ve karbon dışındaki malzemeler de dahil olmak üzere diğer nano mimarili malzemelerin yüksek hızda nasıl dayandığını keşfetmeleri gerekecek. etkiler. Bu arada, çalışma, nano-mimarili malzemelerin darbe direnci için uygulanabilirliğini göstererek yeni bir araştırma alanı açtı.

Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için Kevlar ve Çelikten Daha Dayanıklı: Ultra Hafif Malzeme Süpersonik Mikro Parçacık Etkilerine Dayanır başlıklı makaleyi okuyun.

Referans: Carlos M. Portela, Bryce W. Edwards, David Veysset, Yuchen Sun, Keith A. Nelson, Dennis M. Kochmann ve Julia R. Greer, “Nanomimarili karbonun süpersonik darbe direnci”, 24 Haziran 2021, Doğa Malzemeleri.
DOI: 10.1038 / s41563-021-01033-z

Ortak yazarlar arasında Caltech’in eski yüksek lisans öğrencisi Bryce Edwards; MIT Asker Nanoteknolojileri Enstitüsü ve kimya bölümünden David Veysset, Yuchen Sun ve Keith A. Nelson; ve ETH Zürih’ten Dennis M. Kochmann. Bu araştırma, kısmen Deniz Araştırmaları Ofisi, Vannevar Bush Fakültesi Bursu ve MIT’deki Asker Nanoteknolojileri Enstitüsü aracılığıyla ABD Ordusu Araştırma Ofisi tarafından desteklenmiştir.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.