Аэрогель - самый твердый материал для бронежилетов

Учеными разработана технология, которая позволяет обычные аэрогели преобразовывать в самые прочные и самые легкие твердые материалы, которые, к тому же, еще и прозрачны почти как воздух. На основе новых материалов можно создать облегченные бронежилеты для солдат, более прочную броню для танков и более прочные строительные материалы, говорят исследователи.

Материалы могли бы также использоваться для лучшей изоляции окон, создания более долговечных шин и более надежных конструкций самолетов и космических аппаратов.
Результаты исследований, описывающие характеристики и свойства этих материалов, были опубликованы в выпуске Nano Letters — приложения журнала Американского химического общества.

“Мы взяли самый легкий и доступный материал и сделали его в 100 раз более прочным. Он стал самым легким и прочным материалом в мире", — говорит Николас Левентис, химик Университета Mиссури-Ролла и ведущий автор статьи. — Наш материал появляется как основа для создания любых облегченных и сильных материалов, которые потребуются на рынке".

Аэрогели были первоначально созданы в 1930-х годах. Они оставались лишь в качестве лабораторных материалов для исследований вплоть до 1960-х, когда ученые начали рассматривать их как среду для хранения жидкого ракетного топлива.

Первые аэрогели были сделаны из кремнезема и имели химический состав, идентичный эмали.
Аэрогели до сих пор были чрезвычайно лабильными и легко абсорбировали влагу, которая ограничивала их практическое применение.

В усилии, направленном на улучшение свойств этих материалов, Левентис и его коллеги решили совместить молекулярные нити крошечных частиц кремнезема (стекла) с полиуретаном (пластмассой). Но полученный на их комбинированной основе материал все еще оставался слишком лабильным.

Тогда исследователи решили химически скрепить вместе волокна молекулярной структуры стекла с полиизоцианатлигнином, одной из разновидностей полиуретана.

Подобно самым первым аэрогелям, полученные материалы были прозрачны почти как воздух. Но новый химический подход к построению этой молекулярной структуры привел к аэрогелям, которые были в 100 раз более стойкими к распаду и почти полностью нечувствительными к влажности по сравнению с первоначальными видами аэрогелей, сделанными из простого кремнезема.

Аэрогели также характеризуются высокой устойчивостью к теплопередаче, что позволяет использовать их в качестве изоляционных материалов.

В ближайшем будущем новые нанокомпозитные аэрогели будут, вероятно, использованы в качестве материалов для изоляции окон, холодильников и термосов, предсказывает Левентис.

Другие сферы применения материалов могут быть направлены на создание более прочных автомобильных бамперов и более прочных и легких бронежилетов. Новые материалы по-прежнему способны сохранять жидкое топливо, что позволит сделать из них более надежные и прочные топливные баки для самолетов и ракетоносителей.

Исследователи недавно получили патенты на формулы новой технологии производства аэрогелей.

Они в ближайшем будущем планируют сделать аэрогели еще более прочными.

Подготовила Светлана ГЛАЗКОВА