Courtesy dei ricercatori

Un materiale ultraleggero realizzato con montanti in carbonio su scala nanometrica che conferiscono al materiale durezza e robustezza meccanica.

Lo ha prodotto un team di ricercatori del MIT, del Caltech e dell’ETH di Zurigo che ha testato la sua resilienza sparandogli microparticelle a velocità supersoniche. Il risultato è stato sorprendente: il materiale, che è più sottile della larghezza di un capello umano, non ha permesso ai proiettili in miniatura di attraversarlo.

Se prodotti su larga scala, questo e altri materiali nanoarchitected potrebbero essere progettati come alternative più leggere e resistenti del Kevlar e dell’acciaio da utilizzare per armature efficienti, rivestimenti protettivi e scudi resistenti alle esplosioni nelle applicazioni spaziali e di difesa.

Un materiale nanoarchitected è costituito da strutture modellate su scala nanometrica che, a seconda di come sono disposte, possono conferire ai materiali proprietà come leggerezza e resilienza eccezionali.

Il materiale ultraleggero è stato utilizzato in laboratorio utilizzando la tecnica della litografia a due fotoni

I ricercatori hanno usato un laser veloce e ad alta potenza per solidificare strutture microscopiche in una resina fotosensibile. Dopo aver modellato la struttura reticolare, hanno lavato via la resina rimanente e l’hanno collocata in un forno sottovuoto ad alta temperatura. In questo modo hanno convertito il polimero di carbonio, solitamente fragile, in un materiale ultraleggero e flessibile.

Gli ingegneri del MIT hanno poi analizzato la resistenza del materiale mediante prove in rapida deformazione utilizzando test di impatto di microparticelle alla velocità supersonica, cioè oltre i 340 metri al secondo. Hanno mirato un laser ultraveloce attraverso un vetrino rivestito con una pellicola sottile d’oro, a sua volta rivestito da particelle di ossido di silicio larghe 14 micron. Nel momento in cui il laser passa attraverso il vetrino produce un plasma, ovvero una rapida espansione di gas dall’oro, che spinge le particelle di ossido di silicio nella direzione del laser. In questa maniera le microparticelle diventano dei veri e propri proiettili che accelerano rapidamente verso il bersaglio. I ricercatori hanno ottenuto velocità che vanno da 40 a 1.100 metri al secondo, raggiungendo anche più del doppio della velocità del suono.

Inizialmente sono stati fabbricati due materiali di diversa densità, uno meno denso con montanti leggermente più sottili dell’altro. Dopo aver confrontato la risposta all’impatto, hanno notato che quello più denso risultava più resistente. Questo materiale assorbe meglio l’impatto rispetto all’acciaio, al Kevlar, all’alluminio e ad altri materiali di peso comparabile.

 

 

 

 

 

 

 

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