Современные средства индивидуальной защиты всё чаще сталкиваются с противоречием: чем выше уровень защиты, тем тяжелее и менее удобны становятся бронежилеты и шлемы. Идеальной формулой могла бы стать броня, которая в обычных условиях остаётся лёгкой и гибкой, но в момент удара моментально превращается в непробиваемый барьер. Именно такую технологию предложили исследователи из Городского университета Нью-Йорка (CUNY). Они представили материал, который при внешнем воздействии быстро отвердевает.
В основе нового материала лежит графен — тончайший в мире материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, выстроенных в гексагональную решётку. Графен уже давно считается чудо-материалом из-за своей необычайной прочности, гибкости и электропроводности. Однако теперь учёные пошли дальше: наложив два слоя графена друг на друга с точным углом смещения и подвергнув их определённому структурному напряжению, они добились того, что при внезапной нагрузке (например, при попадании пули) материал резко изменяет свою внутреннюю структуру, становясь почти столь же твёрдым, как настоящий алмаз.
В обычных условиях «двойной графен» остаётся гибким и мягким. Но когда на него резко действует большая сила — например, удар пули — возникает мгновенный фазовый переход. Углеродные связи внутри материала переупорядочиваются, образуя кратковременно структуру, аналогичную алмазу. Этот процесс называется ударно-индуцированной фазирующей трансформацией, и он происходит за доли наносекунды. Как только воздействие прекращается, структура возвращается в исходное состояние. Это делает материал не только сверхпрочным в момент опасности, но и пригодным для повторного использования без потери свойств.
Современные бронежилеты из кевлара или углеродных волокон эффективны, но громоздки. Новый материал может обеспечить такую же — или даже лучшую — защиту при толщине, измеряемой в нанометрах. Это открывает возможности для создания сверхлёгких бронежилетов, которые будут носиться, как обычная одежда, не стесняя движений.
Новый материал может найти применение в авиации и космонавтике, где каждый грамм веса критически важен. Например, он может использоваться для защиты жизненно важных компонентов от микрометеоритов или обломков, а также для создания сверхлёгких обшивок, сохраняющих свою форму и прочность даже в экстремальных условиях. Благодаря гибкости в обычных условиях, материал идеально подходит для гибкой электроники, защиты смартфонов и носимых устройств, которые нуждаются в прочности, но не в толщине.
Пока материал прошёл лабораторные испытания, но учёные уже работают над масштабируемостью его производства. На горизонте — интеграция в ткани, пластиковые композиты и даже напыление на металлические поверхности. В итоге, такая технология может изменить не только военную защиту, но и дизайн гаджетов, архитектуру зданий и защиту транспортных средств.
