Новый материал, разрабатываемый учеными из нескольких стран, может послужить основой для сверхлегких бронежилетов будущего, заменив современные материалы типа кевлара. Хлопковая ткань с добавлением карбида бора обладает прочностью, жесткостью и одновременно эластичностью. Подобные свойства выглядят весьма многообещающе, хотя новый материал пока что не является пуленепробиваемым.
Для создания нового материала ученые погружали полосы хлопчатобумажной ткани в борный раствор, насыщенный никелем, после чего куски ткани нагревались до 1160>o C. При такой высокой температуре и под действием притока аргона на микроволокнах хлопка началось бурное разрастание нановолокон карбида бора (другая его составляющая - углерод - уже входит в состав хлопка).
Специально для этого в материал вводятся частицы катализатора, и от каждой такой частицы растет нановолокно, приподнимая частицу над материалом.
Карбид бора — одно из самых твердых химических соединений при комнатной температуре (тверже только алмаз и кубический нитрид бора), а при температуре выше 1100>o C - самое твердое. Таким образом, в итоге каждое хлопковое микроволокно оказывается в пушистом панцире из нановолокон карбида бора.
В отличие от макроскопических кристаллов карбида бора, материал получился очень эластичным и гибким. Это продемонстрировали испытания в лаборатории Нельсона, специализирующейся на исследованиях подобного рода. При этом нановолокна из карбида бора сохранили прочность и твердость кристаллического карбида бора. В целом ткань осталась столь же легкой и гибкой, как и обычная хлопчатобумажная, став при этом намного прочнее в наномасштабе.
С точки зрения авторов работы, наиболее интересной здесь является сама идея использования такого повседневного материала, как хлопчатобумажная ткань, и в качестве подложки для выращивания нановолокон, и в качестве катализатора — благодаря чему материал получил новые свойства.
Подобные материалы могут найти себе массу применений, например, в качестве самоуправляемых мембран для динамиков, несгораемой одежды пожарных и даже легких и прочных фюзеляжей для самолетов.
Как сообщает "ИнформНаука", авторами работы являются Брэдли Нельсон, профессор роботехники и интеллектуальных систем в Федеральной высшей технической школе Цюриха, Швейцария, а также американские ученые из Университета Южной Каролины, США, работавшие под руководством профессора Ли Сяодуна, и китайские ученые из Чжэцзянского технологического университета в Ханчжоу.
Их статья, в которой описывается создание принципиально нового материала на основе обычной хлопчатобумажной футболки, была опубликована в журнале Advanced Materials.