В основе новой разработки — крошечные цилиндры из углерода толщиной в один атом. Эти карбоновые нанотрубки применяются сегодня в целом ряде отраслей, от микроэлектроники до биомедицины. В данном случае специалисты из Университета штата Висконсин выбрали многостенную разновидность нанотрубок и соединили их с кевларовыми нановолокнами. Задумка состояла в том, чтобы оптимизировать способность материалов к поглощению ударного воздействия.

Для этого ученым пришлось покопаться в химической структуре материалов, пишет New Atlas. Они синтезировали кевларовые нанотрубки и добавили небольшое их количество в «ковер» из углеродных нанотрубок. Подобрав правильное соотношение, исследователи добились возникновения между материалами прочных водородных связей, которые обеспечили значительный скачок в сопротивлении ударам и разрывам.

«Водородные связи динамические, то есть могут постоянно рваться и возникать снова, позволяя рассеивать большое количество энергии в ходе этого процесса, — сказал Раматхасан Тхевамаран, руководитель проекта. — Вдобавок, водородные связи придают большую жесткость этим взаимодействиям, которые укрепляют и усиливают нановолоконный ковер».

Авторы изобретения испытали его, стреляя микроскопическими пулями, движущимися с разной скоростью — от 100 м/с до 1 км/с — под действием лазера. И выяснили, что рассеяние энергии после удара снаряда, летящего с определенными сверхзвуковыми скоростями, возросло почти на 100%.

Эксперименты показали, что новый материал лучше защищает от скоростных ударов, чем кевларовая ткань или стальные пластины. Его можно применять для производства не только бронежилетов, но и других легких пуленепробиваемых костюмов, а также защищать им космические аппараты от ударов камней и мусора.

Американские инженеры испытали в 2019 легкий новый материал из пенометалла. На испытаниях пули 50-го калибра — бронебойные и общего назначения — поражали бронежилет с пластиной из пенометалла на скоростях до 885 м/с и не смогли его пробить.