ساخت جلیقه‌ های ضد گلوله با نانولوله های ‌کربنی

به گزارش خبرگزاری مهر، گروهی از محققان در استرالیا به تحقیق بر روی ظرفیت جذب انرژی نانولوله‌های کربنی تک دیواره تحت اثر برخورد با گلوله، پرداخته‌ اند. نتایج نشان می ‌دهد که می ‌توان از نانولوله‌ های کربنی به عنوان فاز تقویت‌ کننده در مواد استفاده کرد تا مقاومت آنها در برابر نفوذ گلوله بالا رود.

پروفسور لیانگچی زانگ از دانشکده مهندسی هوا و فضا، مکانیک و مکاترونیک دانشگاه سیدنی گفت : مناسب ‌ترین مواد محافظ برای ساخت جلیقه ‌های ضدگلوله، سپرها و پوشش‌ های ضدانفجار، موادی هستند که توان بالایی در جذب انرژی داشته و گلوله و یا هر جسم نفوذ کننده دیگری را برگردانند و یا منحرف کنند. در واقع هدف ما کاهش اثرات تخریب بر روی کسی است که گلوله به جلیقه ‌اش برخورد می ‌کند. به همین دلیل، سعی کردیم تا رفتار نانولوله ‌های کربنی هنگام برخورد گلوله به آن را بررسی کنیم.

زانگ و همکارانش برخورد گلوله به نانولوله‌های کربنی با شعاع‌ های مختلف را بررسی کردند. در نانولوله ‌‌ای که یک انتهای آن ثابت و سر دیگر آن آزاد بود، با افزایش ارتفاع نسبی نقطه برخورد گلوله، حد تحمل نانولوله نسبت به سرعت گلوله افزایش ولی بازده جذب انرژی کاهش یافت.

در یک ارتفاع نسبی نقطه برخورد گلوله مشخص، این مقادیر مستقل از شعاع نانولوله بودند. در نانولوله‌ای که هر دو سر آن ثابت بود، زمانی که گلوله به ارتفاع نسبی 5/0 برخورد کرد، بازده جذب انرژی به کمترین مقدار خود رسید.

زانگ افزود: ما رابطه بین پارامترهای شعاع نانولوله، ارتفاع نسبی نقطه برخورد گلوله، سرعت گلوله و میزان جذب انرژی توسط نانولوله برای گلوله‌ای با شکل و اندازه مشخص را بررسی کردیم. قطعه ‌ای از الماس که دارای 1903 اتم بود و سرعتی بین 100 الی 1500 متر بر ثانیه داشت، به عنوان گلوله استفاده شد.

اندازه گلوله چنان انتخاب شد که پهنای آن از پهنای بزرگترین نانولوله پس از برخورد و مسطح شدن نانولوله، بزرگ‌ تر باشد. فاصله بین محور نانولوله‌ و نقطه شلیک گلوله 15 بوده و گلوله با سرعت ثابت و به صورت افقی یعنی عمود بر محور نانولوله شلیک شد. در تحلیل رفتار نانولوله با شرایط آزمایش ذکر شده از روش دینامیک مولکولی کلاسیک استفاده شد.

بر اساس گزارش ستاد توسعه فناوری نانو، زانگ در این آزمایش متوجه شد که در نانولوله ‌هایی با یک سر ثابت، نانولوله های کربنی می‌ توانند گلوله‌هایی با سرعت بین 200 الی 1400 متر بر ثاینه را منحرف کنند. با زیاد شدن ارتفاع نسبی، مقاومت نانولوله نسبت به سرعت گلوله افزایش یافته و بازده جذب کاهش پیدا می‌کند. در نانولوله‌هایی با دو سر ثابت، زمانی که گلوله به وسط نانولوله برخورد می‌کند، انرژی جذب شده بیشینه اما بازده جذب کمینه است.

زانگ از این قابلیت نانولوله های کربنی در ساختن مواد ضدگلوله بسیار شگفت‌ زده شده و تحقیقات وی در این زمینه همچنان ادامه دارد.