Ingenieure der University of Wisconsin-Madison haben ein Nanofasermaterial entwickelt, das eine bessere Schutzwirkung gegen Einschläge zeigt als beispielsweise Stahlplatten und Kevlar-Gewebe.
„Unsere Nanofasermatten weisen Schutzeigenschaften auf, die andere Materialsysteme bei viel geringerem Gewicht weit übertreffen.“
Ramathasan Thevamaran Assistenzprofessor für technische Physik an der UW-Madison
Um das Material herzustellen, mischten Thevamaran und der Postdoktorand Jizhe Cai mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren mit Kevlar-Nanofasern. Die so entstandenen Nanofasermatten können die Energie des Aufpralls winziger Projektile ableiten, die sich schneller bewegen als Schallgeschwindigkeit.
Die Forschungsarbeit ist damit ein Grundstein für den Einsatz von Carbon Nano Tubes (CNT) in leichten, hochleistungsfähigen Panzermaterialien, beispielsweise in kugelsicheren Westen oder für Schilde von Raumfahrzeugen, um Schäden durch fliegende Hochgeschwindigkeits-Mikrotrümmer zu mindern.
„Nanofaser-Materialien sind für Schutzanwendungen sehr attraktiv, da nanoskalige Fasern im Vergleich zu makroskaligen Fasern eine hervorragende Festigkeit, Zähigkeit und Steifigkeit aufweisen. Kohlenstoffnanoröhrenmatten haben bisher die beste Energieabsorption gezeigt, und wir wollten sehen, ob wir ihre Leistung weiter verbessern können.“
Ramathasan Thevamaran Assistenzprofessor für technische Physik an der UW-Madison
Das Team synthetisierte Kevlar-Nanofasern und fügte eine winzige Menge davon in die Kohlenstoff-Nanoröhrenmatten ein, wodurch Wasserstoffbrücken zwischen den Fasern entstanden. Diese Wasserstoffbrücken veränderten die Wechselwirkungen zwischen den Nanofasern und bewirkten zusammen mit der richtigen Mischung aus Kevlar-Nanofasern und Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine deutlich verbesserte Gesamtleistung des Materials.
Neben seiner Schlagfestigkeit besteht ein weiterer Vorteil des neuen Nanofasermaterials darin, dass es wie Kevlar sowohl bei sehr hohen als auch bei sehr niedrigen Temperaturen stabil ist, was es für Anwendungen in einem breiten Spektrum extremer Umgebungen geeignet macht.
Die Forschenden haben ihre Innovation über die Wisconsin Alumni Research Foundation zum Patent angemeldet.
Bild oben: Ramathasan Thevamaran (Quelle. University of Wisconsin Madison)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
Comments are closed, but trackbacks and pingbacks are open.