Нанотрубки как защита от военного лазера

27.04.2013

Исследователи из Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) и университета Канзаса (Kansas State University) продемонстрировали новый аэрозольный состав на основе смеси углеродных нанотрубок и специальной керамики, покрытие которым позволяет эффективно поглощать свет лазеров, в том числе и боевых. Такие покрытия, которые способны поглощать большую часть энергии луча лазера не разрушаясь при этом и не позволяя разрушаться защищаемому ими предмету, являются не только эффективным средством защиты от боевых лазеров, они также используются для защиты датчиков, измеряющих энергию излучения лазеров, используемых военными для дистанционного подрыва неразорвавшихся боеприпасов и взрывных устройств.

Основой нового аэрозольного материала является материал, разработанный исследователями NIST для защиты датчиков оптической энергии, которые уже сейчас используются в различных отраслях промышленности. "У нас получился просто замечательный новый защитный материал" - рассказывает Джон Леман (John Lehman), исследователь из института NIST, - "Он совмещает все положительные оптические, тепловые и электрические свойства углеродных нанотрубок с надежностью и прочностью высокотемпературной керамики".

Новый аэрозольный материал состоит из многостенных углеродных нанотрубок, нескольких нанотрубок различного диаметра, находящихся внутри друг друга, и керамического материала, состоящего из кремния, бора, углерода и азота. Присутствие бора в составе керамики позволяет поднять температуру, при которой этот материал начинает плавиться и ломаться.

Для получения нового состава ученые смешали нанотрубки с толуолом, жидким органическим материалом, затем в эту смесь капле за каплей при постоянном перемешивании добавляют полимерный материал, разогретый до температуры 1100 градусов по Цельсию, в котором содержится бор и другие вещества, необходимые для получения высокотемпературной керамики. Полученный состав нагревается до высокой температуры, растворитель испаряется, а полученный осадок перемалывают в тончайший порошок, который снова смешивается с растворителем на основе толуола.

Исследователи, используя обычный краскопульт, нанесли тонкий слой материала на поверхность меди и после высыхания сфокусировали на поверхности материала луч длинноволнового инфракрасного лазера, лазера, который используется для резки металла и других твердых материалов. Анализ собранных данных показал, что покрытие успешно поглотило 97.5 процентов энергии луча лазера и без разрушения выдержало уровень энергии в 15 КВт на квадратный сантиметр поверхности. Такие показатели ровно в два раза выше показателей, демонстрируемых другими материалами на основе чистых нанотрубок и углеродосодержащих покрытий, разрабатываемых для защиты от лазерного света.

Нанотрубки и другие углеродные материалы, наподобие графена, однородно поглощают свет и передают тепло в близлежащие области, снижая температуру в точке контакта с лучом лазера. Керамические высокотемпературные соединения, стойкие к окислению, обеспечивают защитному покрытию высокую механическую прочность и стойкость по отношению к разрушениям от высокой температуры. Следует заметить, что новый материал отличается высокой адгезионной способностью, что позволяет наносить его на поверхности из разных материалов. Помимо этого процесс производства защитного материала достаточно прост и его без особых затруднений можно делать в больших количествах.

Используя электронный микроскоп ученые более тщательно исследовали место контакта защитного покрытия с лучом лазера. Эти исследования показали полное отсутствие основных видов разрушения материала, таких как горение и деформация. Лишь только в нескольких маленьких местах, где концентрация нанотрубок была низка, керамический материал расплавился, превратившись в стабильный диоксид кремния, кварцевое стекло, которое, тем не менее, продолжало выполнять защитную роль.

<< Назад: Ультрабук-гибрид Toshiba Portege Z10T 27.04.2013

>> Вперед: Эффект памяти литий-ионных аккумуляторов 26.04.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Китайский электробус BYD - 325 км на одной зарядке 06.04.2014 Электробусы китайской компании BYD установили новый рекорд в Европе в области "зеленого" транспорта: они смогли преодолеть 325 км на одной зарядке и сохранить при этом 8% заряда батарей к концу поездки. Над решением проблемы увеличения запаса хода сегодня работают все компании, занимающиеся производством электрического транспорта. Китайская компания BYD - не исключение: ее электробусы недавно установили в Европе новый рекорд, преодолев расстояние в 325 км на одной зарядке. Что интересно, батарея к концу пути сохранила 8% заряда. Стоит заметить, что предыдущий европейский рекорд принадлежал также компании BYD - 310 км на одной зарядке. Причем к концу поездки осталось 31% заряда батареи. Эти данные показатели были зафиксированы в 2013 г. в поездке между Варшавой и Краковом. Что касается мирового рекорда, то он остается неизменным. Рекорд установили в Малайзии, где местные электробусы, по словам представителей Prasarana Transit, смогли преодолеть на одной зарядке более 400 км. Таких показателей для электробусов пока что не удавалось добиться больше ни одному производителю. Китайские электробусы-рекордсмены, работают в данный момент в Копенгагене, где с января этого года успешно подтверждают свою способность работать без перебоев даже в условиях суровой скандинавской зимы. Электробусы компании BYD на данный момент используются более чем в 25 европейских городах. В Анкаре электробусы BYD уже успели зарекомендовать с себя с самой лучшей стороны, позволив снизить эксплуатационные и операционные расходы общественного транспорта на 80-90%.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025