Una nanofibra che protegge da esplosioni e temperature estreme
Credit Grant Gonzalez/SEAS

Un materiale di nanofibra leggero e multifunzionale in grado di proteggere chi lo indossa da temperature estreme e attacchi balistici. Non solo soldati, ma anche astronauti e vigili del fuoco. Lo hanno progettato i ricercatori dell’Università di Harvard, in collaborazione con il Army Soldat Capabilities Development Command Soldier Center (CCDC SC) e l’accademia di West Point.

I materiali con una forte protezione meccanica, come metalli e ceramiche, hanno una struttura molecolare altamente ordinata e allineata. Questa struttura consente loro di resistere e distribuire l’energia di un colpo diretto. I materiali isolanti, d’altra parte, hanno una struttura molto meno ordinata, che impedisce la trasmissione di calore attraverso il materiale. Unire questi due aspetti in un unico materiale non è facile.

Il Kevlar e il Twaron sono prodotti commerciali ampiamente utilizzati nei dispositivi di protezione e possono fornire protezione balistica o termica, a seconda del modo in cui sono fabbricati. Il tessuto Kevlar, ad esempio, ha una struttura cristallina molto allineata e viene utilizzato in giubbotti protettivi antiproiettile, mentre gli aerogel di Kevlar poroso offrono un elevato isolamento termico.

“La nostra idea era quella di utilizzare questo polimero di Kevlar per combinare la struttura tessuta e ordinata delle fibre con la porosità degli aerogel creando fibre lunghe e continue con una spaziatura porosa nel mezzo – spiega Grant M. Gonzalez, primo autore della ricerca – In questo sistema, le fibre lunghe possono resistere a un impatto meccanico, mentre i pori limitano la diffusione del calore.”

Dettagli della produzione del materiale in nanofibra

Per produrre le fibre, il team di ricerca ha utilizzato il Rotary Jet-Spinning a immersione (iRJS), una tecnica sviluppata dal Parker Disease Biophysics Group. Sintonizzando la viscosità della soluzione di polimero liquido, i ricercatori sono riusciti a trasformare nanofibre lunghe e allineate in fogli porosi, fornendo abbastanza ordine per proteggere dai proiettili ma abbastanza disordine per proteggere dal calore.

La tecnologia è stata testata con successo. Ora l’ufficio di sviluppo tecnologico di Harvard ha presentato una domanda di brevetto e sta cercando attivamente opportunità di commercializzazione.

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