Графен защитит от пуль лучше стали

Свойства графена продолжают радовать ученых. Выяснилось, что этот недавно открытый учеными материал защищает от пуль лучше стали и кевлара. Уникальная прочность графена может быть востребована при создании защиты различных космических аппаратов от микрометеоритов, а также бронежилетов нового поколения.

Напомним, что графен был открыт сравнительно недавно. Это одноатомный слой углерода, который обладает уникальным набором свойств и характеристик, в частности, рекордной теплопроводностью и прочностью. Впервые этот материал был синтезирован в 2004 году физиками российского происхождения Константином Новоселовым и Андреем Геймом, которые на тот момент работали в Великобритании. В 2010 году оба ученых разделили за свое открытие Нобелевскую премию по физике. В 2011 году обоим ученым указом королевы Елизаветы II было присвоено звание рыцарей-бакалавров за заслуги перед наукой, что дает им право прибавлять к своему имени титул «сэр».

Одноатомный слой углерода, открытый учеными, может творить настоящие чудеса и уже признается многими материалом будущего. Графен прочнее и легче любых известных нам материалов, он в десятки раз лучше проводит электричество, чем предполагали теоретики, а также способен предотвращать процесс коррозии металла. Едва ли не каждый день ученые открывают какие-то новые свойства данного уникального материала, что позволяет расширять диапазон возможного применения графена в будущем, когда будет налажено его полноценное промышленное производство.


Графен защитит от пуль лучше стали


Сегодня графен производится главным образом в научных лабораториях и только в небольших объемах. Основной из существующих на сегодняшний день методов получения графена основан на механическом отшелушиваниии или отщеплении слоев графита от высокоориентированного пиролитического графита. Такой метод позволяет ученым получать наиболее качественные образцы материала, обладающие высокой подвижностью носителей. При этом данный метод не предполагает применения масштабного промышленного производства, так как это ручной труд. Пока что данную методику не удалось значительно улучшить, хотя работы в этом направлении ведутся. По этой причине листы графена все еще остаются очень дорогим материалом и сравнительно небольшим по размерам.

Команда ученых во главе с Томасом Эдвином из Университета Райса провела исследования и обнаружила, что графен обладает очень высокой, можно сказать исключительной, устойчивостью к микроскопическим высокоскоростным «пулям». По словам американских ученных, графен продемонстрировал отличную способность рассеивать энергию удара. Материал оказался в 10 раз прочнее лучшей на сегодняшний день стали и в 2 раза прочнее кевлара. Результаты исследования ученых были опубликованы в специализированном научном издании Science.

В ходе проведенного эксперимента ученые из Университета Райса обстреливали многослойные графеновые мембраны толщиной от 10 до 100 нм (это примерно от 30 до 300 слоев графена) с помощью крошечных сфер диоксида кремния. Данные графеновые мембраны были произведены классическим механическим способом: путем снятия хлопьев графена с кусков пиролитического графита. Для того чтобы проверить устойчивость графена на столь крошечных образцах, было решено использовать не стандартное огнестрельное оружие, а специальную технику на базе лазера. Лазерный луч испарял тонкую пленку золота толщиной примерно 50 нм, в итоге происходило взрывообразное расширение газа, которое ускоряло кремневую «пулю» до скорости примерно в 600 м/с. За тем, как мембрана из графена реагирует на такой удар, ученые наблюдали при помощи мощного электронного микроскопа.

Графен защитит от пуль лучше стали


Во время удара графен испытывал коническую деформацию: в стопке листов графена кремниевая сфера формировала воронку. При этом в верхних слоях происходило образование радиальных трещин, которые шли в направлениях, приблизительно соответствующих углам кристаллической решетки данного материала. Анализ результатов продемонстрировал, что в местах попадания «пуль» листы графена попросту вытягивались в конус, распространяя энергию удара вдоль линий кристаллической решетки материала. То есть энергия распространялась по наиболее устойчивым к разрыву направлениям. В случае пробития, вдоль этих линий образовывались трещины, которые расходились по кругу на некоторое расстояние от места попадания «пули». Помимо этого было установлено, что графен направляет часть кинетической энергии обратно в «пулю», благодаря чему листы графена рассеивали энергию удара гораздо эффективнее стали.

Если говорить на языке цифр, то графен в состоянии поглощать энергию порядка 0,92 МДж/кг, тогда как сталь в сопоставимых условиях обычно поглощает порядка 0,08 МДж/кг. Способность графена эффективно рассеивать энергию ученые объясняют высокой степенью жесткости в сочетании с низкой плотностью материала. Это означает, что энергия может перемещаться по материалу очень быстро, при этом происходит ее эффективное поглощение и рассеивание в пространство.

То, что графен является самым прочным материалом в мире, превышая по прочностным характеристикам даже алмазы, ученым было известно и раньше. Но вот способность сопротивления подобной брони «пулям» была доказана лишь сейчас в входе проведенного эксперимента. По словам одного из соавторов исследования Эдвина Томаса из Университета Рейса, слои графена в состоянии очень быстро рассеять энергию удара, прежде они разрушаться. Ученые отмечают, что подобный эффект в графене наблюдается только до тех пор, пока скорость выпущенных «пуль» в момент их удара с материалом не достигает скорости звука в материале. При этом внутри легкого графена скорость звуковой волны может достигать 22 км/с, в отличие от всего 332 м/с в воздухе.

Графен защитит от пуль лучше стали
Процесс получения графена


Обнаруженные учеными уникальные защитные свойства графена напоминают те, что можно наблюдать у керамической брони. Керамическая броня в состоянии так же активно поглощать энергию удара за счет разрушения высокопрочной молекулярной решетки. Ученые полагают, что возможная комбинация графена и керамики поможет в будущем создать легкую сверхпрочную броню, которую можно будет использовать при производстве бронежилетов. Такая броня при весе в 1-2 килограмма защищала бы солдата даже от бронебойных винтовочных пуль. По мнению ученых, открытые броневые свойства графена могут пригодиться человечеству в космосе: для защиты спутников и других космических аппаратов, например МКС, зондов, а также перспективных межпланетных кораблей при их перемещениях в опасных «замусоренных» уголках нашей Солнечной системы, к которым можно отнести Пояс Койпера.

Последние открытия ученых позволяют в будущем увеличить возможные варианты практического использования графена, однако они не могут решить проблему сложности процесса его изготовления и его высокой стоимости. Но даже несмотря на это, применение такого дорогостоящего материала и технологий на его основе может быть вполне оправдано, когда речь идет не о выпуске массовой коммерческой продукции (тех же бронежилетов), а об уникальных предметах, к примеру, для той же космической промышленности.

Источники информации:
http://zoom.cnews.ru/rnd/news/top/grafen_zashchishchaet_ot_gisperskorostnyh_pul_luchshe_stali
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2159071&cid=2161
http://naked-science.ru/article/sci/graphene-bulletproof
http://gearmix.ru/archives/16591
Автор: Юферев Сергей


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 30
  1. Игорь39 3 декабря 2014 06:40
    На Всемирной выставке 1855 года в Париже «серебро из глины» произвело фурор. Император Наполеон III, за столом которого особо почетным гостям подавали приборы из алюминия, загорелся мечтой снабдить свою армию кирасами из легкого металла. Он оказал Девилю мощную поддержку, и тот построил несколько алюминиевых заводов. Но произведенный им металл по-прежнему оставался дорогим. Из него делали лишь ювелирные украшения и предметы роскоши.

    Построят заводы по производству графена laughing
    1. timer 3 декабря 2014 23:17
      Не стоит юродничать товарищ.Сколько талантливых ученых свалило за бугор!Это большая утрата для России.А сколько утекает сейчас и еще свалит при нынешнем состоянии России как сырьевой колонии?!Руководству страны наплевать.Умная и талантливая Россия мешает всем.
      timer
      1. crazyrom 11 декабря 2014 18:49
        Конечно сначала будет дорого и только для самых самых (Альфа, Вымпел, не знаю, кто ещё у нас крутые, Хардингуш soldier ). Их жизни дороже цены графена. А когда будут заводы, может и на всех бронежилетов хватит.
  2. a.s.zzz888 3 декабря 2014 07:24
    Впервые этот материал был синтезирован в 2004 году физиками российского происхождения Константином Новоселовым и Андреем Геймом, которые на тот момент работали в Великобритании. В 2010 году оба ученых разделили за свое открытие Нобелевскую премию по физике. В 2011 году обоим ученым указом королевы Елизаветы II было присвоено звание рыцарей-бакалавров за заслуги перед наукой, что дает им право прибавлять к своему имени титул «сэр».


    Одни из многих "мозгов", сваливших за бугор.
    1. Andriuha077 3 декабря 2014 13:26
      — Вы ни при каких условиях не поедете сейчас в Россию, хотя бы в то же «Сколково»? Даже если вдруг вам на правительственном уровне поступит такое предложение, подкрепленное солидными финансами и крепкими гарантиями?
      — Понимаете, никогда не говори «никогда». Но у меня здесь все есть, меня личные деньги не интересуют. Я живу, мне больше ничего не нужно, моей зарплаты мне вполне хватает, все у меня есть, у меня хорошо работающая налаженная лаборатория. Зачем мне все это ломать и куда-то переезжать? И самое главное, вы вопрос с ног на голову поставили — дайте мне его в обратную сторону поставить.
      На фига, извините за выражение, я России нужен? Я получил свою Нобелевскую премию, мне 50 лет.
      Вам (нам) нужно искать не нобелевских лауреатов, а поддерживать тех молодых ребят, которые могут что-то новое открыть, не нужны нам нобелевские лауреаты. Нужно поддерживать своих, которые есть, свои таланты.
    2. luiswoo 3 декабря 2014 13:34
      Небольшая ремарка. Они его не "синтезировали", а получили его "карандашно-скотчевой" технологией. Синтезировать графен нужного качества, пока ещё (вроде) не научились. Нобелевку дали за его исследование.
      За «передовые опыты с двумерным материалом — графеном» А. К. Гейму и К. С. Новосёлову была присуждена Нобелевская премия по физике за 2010 год

      Теоретически графен был известен с 60-х годов, его просто не могли получить и исследовать всё это время.
      1. Andriuha077 4 декабря 2014 11:29
        Цитата: luiswoo
        Теоретически графен был известен с 60-х годов

        Химик Бенджамин Броуди (англ. Benjamin Brodie) первым (1859 год) испытал действие сильных кислот на графите, получил суспензию кристаллов оксида графена.

        Цитата: luiswoo
        Синтезировать графен нужного качества, пока ещё (вроде) не научились

        Американская компания использовала новосибирские нанотрубки для производства летающего дрона

        Дрон Carbon Flyer — первый в мире дрон, целиком сделанный из углеволокна с использованием нанотрубок компании OCSiAl. В мае эта компания начала производство нанотрубок в Технопарке новосибирского Академгородка. Это первый в мире продукт, использующий такой поразительный материал», — добавили в Trident Design. На создание летающего прототипа компания потратила 18 месяцев и 25 ноября запустила сбор средств на старт производства. Нанотрубки представляют собой свёрнутые трубочками листы графена. Трубки производят массово, они могут быть разной длины и диаметра. Существуют различные способы получения нанотрубок. Их можно выращивать на специальных подложках, получать в процессе взрыва, дисперсии, испарения или воздействия на вещество плазмы. Новосибирское предприятие «НЭВЗ-КЕРАМИКС» также занимается производством наноструктурированных материалов, например, брони.

        facebook.com/carbonflyer/timeline
  3. Blondy 3 декабря 2014 07:26
    Все это похоже на термояд - в принципе возможно, но эффективной энергостанции до сих пор не пострено. Ну и с графеном лет 30-50 пахать придется, пока реальный выход будет.
  4. saag 3 декабря 2014 07:48
    А когда графен открыли какой шум в СМИ подняли, сразу "вспомнили", что они типа соотечественники, примазин полился с экранов
    1. Зелёный 3 декабря 2014 08:09
      Открыли графен намного раньше, шум был по поводу его исследований, а остальное некоторые некомпетентные журналисты придумали.
  5. стер 3 декабря 2014 09:12
    Пока это фаза экспериментов. Но дело может дойти и до практики. Интересная разработка! Сейчас обстановка такова, что отставание в какой-то области чревато, надо стараться быть впереди или хотя бы идти вплотную. Вот только профессиональных кадров маловато. Система образования развалена, стимулирование недостаточное. Молодежь рвется в менеджеры, управленцы, бизнесмены, в попсу, куда угодно, лишь бы не на производство. Доигрались в капитализм!
  6. tchoni 3 декабря 2014 09:14
    Впервые этот материал был синтезирован в 2004 году физиками российского происхождения Константином Новоселовым и Андреем Геймом, которые на тот момент работали в Великобритании.

    Ну и где Чубайсик со своими наноболтами?
    1. Ладога 12 декабря 2014 00:09
      Где Чубайсик ? А там же, где и был ! Только вот 300 лярдов мало ему, просит ещё 100 лярдов . Смею предположить, Светлейший не откажет дружбану . Нанотехнологиями там и не пахнет, всё что угодно, но только не ими . Счётная палата провела аудит, и сами же испугались результатов, спрятали .
  7. Lance 3 декабря 2014 09:27
    При нынешней стоимости графена бойца дешевле "одеть" в танк lol
  8. Майор_Вихрь 3 декабря 2014 09:51
    Если такие материалы станут доступны, то это совершит революцию в технике. Ученые подсуетились и создали идеально черное покрытие на основе углеродных нанотрубок:

    Компания Surrey NanoSystems смогла создать на основе углеродных нанотрубок материал, который поглощает практически весь падающий на него свет, являясь таким образом практически идеальной черным. В числе возможных сфер его применения значатся и космические наблюдения.
    Материал был создан на кусочке фольги, и в его создании использовались углеродные нанотрубки, каждая из которых менее, чем в 10 раз тоньше человеческого волоса. Использование данных компонентов позволило создать материал, который отражает обратно лишь 0,035 процентов падающего на него света.

    Материал, названный производителем Vantablack, настолько черный, что различить на нем какие-либо детали не представляется возможным, и у человека, который смотрит на него, складывается ощущение, что он обратил взор в пропасть без намека на какой-либо свет.

    Когда именно перспективный материал будет готов для использования на практике, пока неизвестно.

    Более подробная статья: http://ranews.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=1088

    В военной технике такой материал тоже будет востребован, если смогут сделать доступным по цене. Например, для светопоглощающего покрытия внутри оптических прицелов.
  9. Вадим237 3 декабря 2014 12:10
    Массовое производство Графена ожидается через 40-50 лет
  10. вася 3 декабря 2014 12:20
    Как я понял, в отношении военных разработок у нас возвращаются советские времена.
    Есть то, что могут увидеть многие и разболтать, а есть то, что знают не все. И это не для всех сможет их удивить.
    Ведь не зря штаты поднялись во многих технологиях только после распада СССР.
    1. voyaka uh 3 декабря 2014 18:59
      США стабильно развивали технологии все время.
      СССР с ними конкурировал. Потом с распадом СССР
      Россия на какое-то время остановилась, а США продолжали
      движение. Вот и образовался разрыв.
  11. 16112014nk 3 декабря 2014 18:31
    Не только сша поднялись, а практически весь мир. Только Россия с либерастами в руководстве топчется на месте.
  12. buzer 3 декабря 2014 20:47
    поиски способов удешевления синте3а графена в мире идут полным ходом. Я вот буквально на днях читал статью о молодом химике и3 Ка3ахстана,Молдир Ауельханкы3ы,которая нашла новый способ синте3а графена горением. Утверждает,что этот способ намного дешевле до ныне существующих...
    buzer
  13. Чёный 3 декабря 2014 21:53
    Россия опять топчется. А почувствующие крупный гешефт капиталисты буквально землю роют. Графен вытеснит полупроводниковую эпоху , а это прорыв в элементной базе.
    1. sharp-lad 3 декабря 2014 23:08
      Россия не топчется, а утрамбовывает стартовую площадку! Надо быть внимательнее, тогда можно больше увидеть.
    2. sharp-lad 3 декабря 2014 23:08
      Россия не топчется, а утрамбовывает стартовую площадку! Надо быть внимательнее, тогда можно больше увидеть.
  14. Amper 3 декабря 2014 23:11
    Россия топчется уже 25 лет, на том что создавалось предыдущими поколениями, потом и кровью.Топчется старательно,многое затоптала, многое разбежалось..
  15. mivail 3 декабря 2014 23:44
    В России много талантливых учёных и передовых технологий. А в некоторых областях мы ещё лидируем, пока.
  16. Виктор-М 3 декабря 2014 23:50
    "О сколько нам открытий чудных, готовит просвещенья Дух?"
    Научные специалисты, вот главный, ведущий ресурс любого государства.
  17. sub307 4 декабря 2014 13:08
    Сначала был скотч....
  18. iner 8 декабря 2014 11:49
    Графен и впрямь уникальный матерьял ,облодающий большыми возможностями . Но его использование на земле довольно губительно скажется как в экологий так и на самом человеке .
    1. voyaka uh 8 декабря 2014 13:23
      Почему? Он не радиоактивен. Углерод. Грифели карандажей
      (графит) все видели, и в детстве во рту мусолили.
      1. iner 8 декабря 2014 16:24
        ttp://hitech.vesti.ru/news/view/id/4611

        Это тот случай когда стоит семь раз отмерить ,а после ещё и подумать а стоит ли резать .
      2. Ладога 12 декабря 2014 00:40
        Графен не радиоактивен, это так . Но тем не менее он опасен для живых организмов, для биологических тканей . При работе с ним необходима определённая предосторожность . Графен обладает высокой термодинамической стойкостью, мелкие его фрагменты способны нарушать целостность клеточной мембраны, разрушать молекулы ДНК любых генов . Что в свою очередь может вызывать их мутацию и перерождение клеток в злокачественные .
  19. Комментарий был удален.
  20. Сергей 54 1 обр 2 декабря 2015 15:32
    Исследовать графены и тому подобные графины разные необходимо. Чтобы специалисты не сбегали - нужно воспитание - различение людям надо, чтоб не потерялись в море агрессивной пропаганды разврата, льющейся из американских сми. Чтоб работала СИСТЕМА у нас в стране - НЕОБХОДИМО ВОСПИТАНИЕ ГРАЖДАН на всех уровнях. Неотьемлемой частью ВОСПИТАНИЯ является наличие ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА СВОИ ДЕЙСТВИЯ (любой воспитатель и педагог скажет). Итак ОТВЕТСТВЕННОСТЬ за действия необходима. А у нас пока на лицо - отсутствие оной... по большому счету все же. За кражу миллиона например - не снятие с должности положено, а на лесоповал на 15 лет с конфискацией... Ну что же, не так?

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гость, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня