Nuovo materiale

Di US Army Research Laboratory16 settembre 2019

Rotonde, lisce e iridescenti, le perle sono tra i gioielli più squisiti del mondo; ora, queste gemme stanno ispirando un progetto di ricerca dell’esercito americano per migliorare l’armatura militare.

By mimicking the outer coating of pearls (nacre, or as it's more commonly known, mother of pearl), researchers at University at BuffaloFounded in 1846, the State University of New York at Buffalo is the largest campus in the State University of New York system and New York's leading public center for graduate and professional education. It is a public research university with campuses in Buffalo and Amherst, New York, United States. It is commonly referred to as the University at Buffalo (UB) or SUNY Buffalo, and was formerly known as the University of Buffalo." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">L’Università di Buffalo, finanziata dall’Army Research Office (ARO), ha creato una plastica leggera che è 14 volte più resistente e otto volte più leggera (meno densa) dell’acciaio e ideale per assorbire l’impatto di proiettili e altri proiettili.

ARO è un elemento del laboratorio di ricerca dell'esercito del Comando di sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito americano.

Gli ultimi risultati della ricerca sono pubblicati sulla rivista ACS Applied Polymer Materials, mentre le ricerche precedenti sono state pubblicate su The Journal of Physical Chemistry Letters.

"Il materiale è rigido, forte e resistente", ha affermato il dottor Shenqiang Ren, professore presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale, membro del RENEW Institute dell'Università di Buffalo e autore principale dell'articolo. "Potrebbe essere applicabile a giubbotti, elmetti e altri tipi di giubbotti antiproiettile, nonché ad armature protettive per navi, elicotteri e altri veicoli."

La maggior parte del materiale è una versione modificata del polietilene (la plastica più comune) chiamata polietilene ad altissimo peso molecolare, o UHMWPE, che viene utilizzata per realizzare prodotti come fianchi artificiali e plettri per chitarra.

Una nuova plastica leggera, 14 volte più resistente e otto volte più leggera (meno densa) dell’acciaio, potrebbe portare alla realizzazione di armature militari di prossima generazione. Credito: Università di Buffalo

Durante la progettazione dell'UHMWPE, i ricercatori hanno studiato la madreperla, che i molluschi creano disponendo una forma di carbonato di calcio in una struttura che assomiglia a mattoni ad incastro. Come la madreperla, i ricercatori hanno progettato il materiale in modo che avesse un guscio esterno estremamente resistente con un supporto interno più flessibile in grado di deformare e assorbire i proiettili.

"Il lavoro del professor Ren nel progettare l'UHMWPE per migliorare notevolmente la resistenza agli urti potrebbe portare a nuove generazioni di armature leggere che forniscono protezione e mobilità ai soldati", ha affermato il dott. Evan Runnerstrom, responsabile del programma, progettazione dei materiali, ARO. "A differenza delle armature in acciaio o ceramica, l'UHMWPE potrebbe anche essere più facile da fondere o modellare in forme complesse, fornendo una protezione versatile per soldati, veicoli e altre risorse dell'esercito."

"Il materiale è rigido, resistente e resistente. Potrebbe essere applicabile a giubbotti, elmetti e altri tipi di giubbotti antiproiettile, nonché ad armature protettive per navi, elicotteri e altri veicoli." — Dottor Shenqiang Ren

Questa è la cosiddetta armatura morbida, in cui materiali morbidi ma fitti creano quella che è essenzialmente una rete molto resistente in grado di fermare i proiettili. KEVLAR è un esempio ben noto.

Il materiale sviluppato dal gruppo di ricerca ha anche un’elevata conduttività termica. Questa capacità di dissipare rapidamente il calore lo aiuta ulteriormente ad assorbire l'energia di proiettili e altri proiettili.

Il team ha ulteriormente sperimentato l'UHMWPE aggiungendo nanoparticelle di silice, scoprendo che minuscoli frammenti della sostanza chimica potrebbero migliorare le proprietà del materiale e potenzialmente creare un'armatura più forte.

"Questo lavoro dimostra che i giusti approcci alla progettazione dei materiali hanno il potenziale per avere un grande impatto sulle tecnologie dell'esercito", ha affermato Runnerstrom.