Неньютоновская жидкость в качестве брони

Защита человеческого тела от различного оружия является актуальной задачей на протяжении многих веков. В античные времена воины зачастую использовали одни щиты, в средневековье большое распространение получили тяжелые доспехи, вес которых часто составлял 30-50 кг. Позднее, когда огнестрельное оружие получило широкое применение, доспехи стремительно начали терять свою актуальность, однако дали путевку в жизнь современным бронежилетам, которые состоят из пластин, способных погасить энергию пули и парировать удар холодным оружием. При этом прогресс не стоит на месте, и бронежилеты постоянно совершенствуются. Они становятся все более прочными, теряя при этом вес и становясь все более комфортными для ношения.

Одним из новых решений в области создания бронежилетов может стать броня на основе неньютоновской жидкости. Таким образом, на смену кевлару может прийти жидкость. Работу в этом направлении сегодня ведут польские ученые из Института технологий безопасности Moratex. Они решили найти военное применение давно известному веществу — неньютоновской жидкости, вязкость которой при течении зависит от градиента скорости. Жидкая броня от польских специалистов получила обозначение STF — Shear-Thickening Fluid. Она в состоянии обеспечить защиту от пробивной силы высокоскоростных средств поражения, хорошо рассеивая ударную волну по большой площади.

Неньютоновская жидкость представляет собой интересное вещество, которое временами может вести себя, как твердое тело, а временами как самая настоящая жидкость. Обычная жидкость может течь и растекаться, и неньютоновская жидкость это тоже может. С другой стороны, обыкновенная жидкость не может быть твердой, образовывать и отскакивать, а неньютоновская жидкость может. Такое вещество интересно уже само по себе. Причиной такого поведения неньютоновской жидкости является то, что чаще всего они созданы из полимерных молекул большого размера. «Сцепление» между такими молекулами не очень велико, но данные молекулы в состоянии достаточно свободно скользить относительно друг друга. Самым простым наглядным бытовым примером подобной жидкости выступает смесь крахмала с небольшим объемом воды. Чем быстрее будет происходить внешнее воздействие на взвешенные в жидкости макромолекулы связующего вещества, тем выше будет вязкость жидкости.


Неньютоновская жидкость в качестве брони


В отличие от обыкновенных жидкостей, которые могут изменять свою структуру в зависимости от колебаний давления или температуры, неньютоновские жидкости в состоянии изменять также свою вязкость в стрессовых условиях. Говоря проще, они могут очень быстро превращаться в прочный материал. Это происходит при достаточно сильном ударе, к которому можно отнести попадание в объект пули.

Современные кевларовые бронежилеты в состоянии хорошо удерживать пулю, но при этом при попадании в них они прогибаются на глубину до четырех сантиметров, что, конечно же, лучше, чем пулевое ранение, но так человек может получить серьезную травму в виде сильного ушиба или перелома. В то же время, благодаря особым свойствам неньютоновской жидкости и тщательно рассчитанной конструкции вставок деформация бронежилета с использованием данного материала уменьшается до вполне безопасного для человека одного сантиметра, устраняя при этом опасную для жизни угрозу на все 100%. Помимо этого, неньютоновская жидкость в состоянии при ударе распределить энергию равномерно по всей площади бронежилета.

Пока что польские ученые не торопятся раскрывать точный состав своей жидкости, которая применяется в их бронежилете, но при этом они уверяют, что такой бронежилет в состоянии остановить пулю, которая летит со скоростью до 450 м/с. То есть речь пока идет о пистолетных пулях. К примеру, начальная скорость пули широко распространенного ПМ составляет 315 м/с, а пистолета ТТ — 424-455 м/с. В то же время начальная скорость пули не менее распространенного автомата АК-74М составляет 900 м/с. По словам польских специалистов, использование неньютоновской жидкости практически исключает вероятность рикошета из-за гораздо более эффективного рассеивания энергии удара. Это же означает, что носитель такого бронежилета почувствует при попадании в него пули меньшее воздействие. При ударе на высокой скорости поражаемый участок STF затвердевает мгновенно, эффективно рассеивая ударную энергию и защищая внутренние человеческие органы.

Неньютоновская жидкость в качестве брони


При этом «жидкая» броня обещает быть достаточно легкой, а бронежилет из нее достаточно удобным, не мешающим человеку выполнять свою работу, не причиняя при этом неудобств при носке, он не будут сковывать движений. По словам польских разработчиков, их бронежилет будет весить легче изделий из кевлара. Судить об этом пока довольно сложно, в широком доступе имеется лишь небольшое видео, которое было опубликовано на YouTube.

Стоит отметить, что подобные разработки в разное время велись в Великобритании и США. Но созданные в этих странах жидкости были наиболее прочными в сочетании с защитой из кевлара, что делало создаваемые жилеты очень тяжелыми. Однако в Moratex утверждают, что разработанное ими вещество может применяться для производства бронежилетов, которые потребуют минимального количества вставок из дополнительных материалов. Польские ученые не намерены останавливаться лишь на военной стороне своей разработки. Помимо этого, они работают над магнитореологической жидкостью, которая сможет менять свою вязкость под воздействием магнитного поля. По их словам, обе этих жидкости можно будет использовать не только при производстве бронежилетов, но и для производства автомобильных бамперов, профессионального спортивного снаряжения и защитных дорожных ограждений.



Источники информации:
http://hitech.newsru.com/article/17apr2015/liquid
http://hi-news.ru/technology/polyaki-ispytali-puleneprobivaemuyu-zhidkost-dlya-bronezhiletov.html
http://www.popmech.ru/weapon/57836-nenyutonovskaya-bronya-na-smenu-kevlaru-prikhodit-zhidkost
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 22
  1. татарин 174 23 апреля 2015 05:55
    Если в Польше сделают это, то где сделают броню для солдат и техники???
    1. Костоправ 23 апреля 2015 13:56
      эта статья - перепечатка вышедшей на ВО на прошлой неделе, но дополненная с учетом замечаний, моих в том числе...
      зачем повтор? видимо для тех кто пропустил...

      По неньютоновские жидкости - если попроще, то чем быстрее в них проникаешь, тем они тверже. Есть среди приколов на ютубе видео где по бассейну с такой жидкостью человек может пробежать, а пройти не может - удар стопу получается медленным и слабым, вода пропускает ее...
      И принимая пулю обладатель броника получает не "укол", а "удар"...

      В связи с этим вопрос - если вода броник останавливает пулю пистолетную на скорости 450 м/с, то почему она пропускает пулю на бОльших скоростях? Ведь вязкость ее становится еще больше...

      Возможно, что для того чтобы остановить пулю из АК, воды надо налить "воды" побольше, а тогда вес броника становится неприличным.
      И, кстати, от холодного оружия такая жидкость не спасает - нож "медленно" пройдет. Вот зачем все-таки нужен тут кевлар.

      Еще интересует вопрос об эффективного такого броника при обстреле из оружия с дозвуковым боеприпасом - молчат там пшеки по этому поводу?
      1. opus 23 апреля 2015 18:37
        Цитата: Костоправ
        По неньютоновские жидкости - если попроще, то чем быстрее в них проникаешь, тем они тверже.

        нет.
        Это дилатантные жидкости (дилатантные материалы),материалы, у которых вязкость возрастает при увеличении скорости деформации сдвига. ДЖ -подвид неньютоновских жидкостей.
        Kneepad D3O


        У неньютоновской жидкости при течении её вязкость зависит от градиента скорости



        Основными минусами брони на НЖ - является ее низкая останавливающая способность (большинство образцов в ходе испытаний могли остановить лишь пистолетную пулю, хотя и делали это лучше аналогичного по объему и весу кевлара), дороговизна производства и низкое количество циклов использования.


        У российских ученых система защиты строится на геле, составляющем основу "жидкой брони". Он состоит из жидкого наполнителя (полиэтиленгликоль) и твердых наночастиц (кварц), которые при попадании пули мгновенно схватываются и превращаются в твердый композитный материал. Работает этот гель только на специальной ткани.

    2. Комментарий был удален.
    3. сибиралт 23 апреля 2015 20:42
      Да туфта всё это. Потому и названа неньютоновской. Пусть объяснят куда исчезает момент перехода кинетической энергии от пули. А как же закон сохранения энергии? Лучше песка с мешком от пули ничего более эффективного не придумали. laughing
      1. bmv04636 23 апреля 2015 22:31
        рассеивается возможно на более больший объем и площадь
      2. Droid 23 апреля 2015 23:22
        Пусть объяснят куда исчезает момент перехода кинетической энергии от пули.

        Что еще за момент перехода?
        А как же закон сохранения энергии?

        Все с ним в порядке.
      3. beeFrost 24 апреля 2015 10:48
        Кинетическая энергия никуда не исчезает, она расходуется на преобразование слоистого строения полимеров (как у воды или другой жидкости), на решотчатую структуру (как у металлов). По поводу закона сохранения энергии - для поддержания любой формы нужна энергия, в данном случае энергия переходит в материал для формирования формы решетки. Уверен, что после попадания в такую броню, она становится теплой, поскольку после того как действие пули прекратилось, прекратилось и противодействие пуле в виде образования решетки, и как только решетка переходит обратно в слоистость, лишняя энергия излучается и в виде тепла в том числе.
  2. Никитка 23 апреля 2015 05:59
    Года 3 назад смотрел передачу про эти бронежилеты, и если верить тому что я видел то это действительно впечатляет. Но там ей пропитывали арамидную ткань, смешивая с пластмассовой крошкой в качестве наполнителя хотя говорилось что можно использовать и мелко помолотый песок или любой другой порошок который бы в ней не растворился.
  3. Pavellio 23 апреля 2015 06:03
    Я конечно не претендую на звание эксперта, но.. Каким образом будет решена проблема запреградного воздействия?
    1. S-cream 23 апреля 2015 08:35
      Так в статье и пишут, что запреградное воздействие здесь гораздо меньше, чем у традиционных изделий.
      Современные кевларовые бронежилеты в состоянии хорошо удерживать пулю, но при этом при попадании в них они прогибаются на глубину до четырех сантиметров... В то же время, благодаря особым свойствам неньютоновской жидкости и тщательно рассчитанной конструкции вставок деформация бронежилета с использованием данного материала уменьшается до вполне безопасного для человека одного сантиметра, устраняя при этом опасную для жизни угрозу на все 100%. Помимо этого, неньютоновская жидкость в состоянии при ударе распределить энергию равномерно по всей площади бронежилета.
    2. opus 23 апреля 2015 19:12
      Цитата: Pavellio
      Каким образом будет решена проблема запреградного воздействия?

      свойствами неньютоновской жидкости,в этом и ВЕСЬ СМЫСЛ ее(НЖ)






      -------------------------------

      вот с останавливающей способностью-беда
  4. tchoni 23 апреля 2015 09:18
    Про использование не ньютоновских жидкостей для бронежилета говорят давно (уже лет 20 а то и больше), но пока дальше лабораторий дело не ушло. И феничка тут скорее всего вот в чем: Пулю от пистолета держит и обычный кевларовый (арамидный броник), при этом оставаясь довольно гибким и удобным в носке. Запреградные воздействия не превышают при этом порог человеческой выносливости. Превышение порога выносливости происходит при использовании боеприпасов с энергией около 1 кДж и выше, но защита от таких боеприпасов только с помощью кевлара оказывается не рациональной (потому как это, как правило, армейские боеприпасы с остроносой пулей, способной раздвигать волокна ткани) и данные бронежилеты уже требуют твердой вставки, способной деформировать пулю при столкновении... При этом, данная вставка снижает и запреградное воздействие пули, распределяя энергию по достаточно большой площади.
    1. Лось 23 апреля 2015 18:30
      (уже лет 20 а то и больше)

      На самом деле с конца 60-х эта идея периодически всплывает и так же периодически тонет. Самая большая проблема таких бронежилетов это то, что их стойкость прямо зависит от толщины слоя. И если для пистолетных пуль ещё можно изобразить нечто вменяемое, то уже для автоматных пуль всё не так бодро. Плюс поведение этих жидкостей в разных климатических условиях.
      Лось
      1. bmv04636 23 апреля 2015 22:33
        вот точно как зимой сей бронник себя поведет интересно
        1. Лось 24 апреля 2015 10:07
          Не только зимой, но и при высоких температурах.
          Лось
  5. Corsair 23 апреля 2015 09:37
    Мне кажется, чтобы не пробить такую броню, слой этой жидкости должен быть приличным, а это скажется на весе.
  6. мыслитель 23 апреля 2015 09:49
    Стоит отметить, что подобные разработки в разное время велись в Великобритании и США.

    И ещё стоит отметь, что первая работа по аномальной вязкости коллоидных растворов была опубликована профессором физики Новороссийского университета (Одесский государственный университет) Фёдором Никифоровичем Шведовым в 1889 году!
    1. Mic1969 23 апреля 2015 12:38
      Поаккуратней с такой информацией, а то укропы запатентуют.
  7. макс702 23 апреля 2015 10:09
    Очередная пиар акция, пока всего чего добились это площадь раширения при попадании пули равна ее диаметру, а следовательно ни о каком эффективном запреградном действии речи не идет, росказни про то что энергия распеределяется по всей площади защиты сказки не имеющие под собой ни малейшего основания.
    1. beeFrost 24 апреля 2015 10:54
      меня тоже озаботили эти мысли. С самого начала взяла сомнуха о том что энергия распределяется. По-идее этот броник должен становиться твердым только по площади давления, тоесть по диаметру пули, я так понимаю внутри бронежелета образуется твердый "колышек" на время действия пули и этот колышек оказывает, как вы выражаетесь, запредельное воздействие.
  8. Mic1969 23 апреля 2015 10:22
    Будет ли жидкость легче кевлара, или других современных материалов?
    Такая защита не может состоять из одной большой детали (жидкость стечет в низ, в пуховиках пух и тот сбивается). Много маленьких это проблема стыков между ними.
    Какова должна быть толщина слоя жидкости? Как то видел по ТВ как бегают по смеси крахмала с водой, но там и глубина достаточная и площадь воздействия по сравнению с пулей, да сила воздействия.
    Идея сама по себе не плоха, но вот практическое её воплощение???..
  9. sub307 23 апреля 2015 11:34
    Поживём - посмотрим, что поляки создадут, пока есть просто "информационный вброс". Вообще-то так называемые "неньютоновские жидкости" известны давно....
    1. тол100в 17 мая 2015 18:24
      Цитата: sub307
      Поживём - посмотрим, что поляки создадут,

      Ожидать создания чего-то стоящего не стоит. Не те мозги и не та наука! А вот использование глюкозы, сахарозы и пр. польской науке вполне под силу, яблоки - то утилизировать надо. Вот туда всю пшечную "науку" и направить!
  10. Необходимо морально поддержать и похвалить поляков в этой их инициативе. Потому что:
    - Никаких продвижений в создании БЖ поляки так и не сделали, это больше пиар польских лаборантов, чем сообщение о реальном БЖ на основе коллоидных растворов.
    - Поляки никогда не делали революционных изобретений, а на данном этапе (до 450 м/с, "малая" глубина продавливания) нужен революционный технологический рывок для этого, уже давно изобретённого, велосипеда.
    - Польщённые поляки (каламбур, однако) ринутся "улучшать" своё "изобретение". Потребуются большие вливания ресурсов.
    - Ресурсов на русофобию и крики о возрождении Речи Посполитой станет не хватать.
    - Нам будет спокойней laughing
    1. Майор_Вихрь 23 апреля 2015 17:03
      Да и на Украине нынче неспокойно:

      Бойцы батальона "Айдар" сегодня вырезали роту Российских десантников. Они бы вырезали ещё одну, но у них закончилась цветная бумага laughing
      1. ans 24 апреля 2015 15:47
        Цитата: Майор_Вихрь
        Да и на Украине нынче неспокойно:

        Бойцы батальона "Айдар" сегодня вырезали роту Российских десантников. Они бы вырезали ещё одну, но у них закончилась цветная бумага laughing

        lol
        ans
  11. Мимопроходящий 23 апреля 2015 17:47
    Всецело поддержу скептиков, для пулестойкого материала важны два свойства удельная прочность, твердость, плотность материала.
    1) Твердость и плотность любого полимера однозначно уступает металлу или керамике. Поэтому, для бронежилетов высокого класса защиты (с бронепанелеями) эта жидкость, в качестве замены бронепанелей, вообще не имеет смысла.
    2) В мягких, низкого класса защиты, бронежилетах, арамидное волокно работает на растяжение, тем самым гася скорость пули (как сетка ворот останавливающая футбольный мяч), т.е. чтобы превзойти арамидное волокно(или, к примеру, сверхвысокомолекулярный полиэтилен), потребуется ньютоновская жидкость превосходящая эти рекордные, по удельной прочности, материалы, что вряд ли возможно даже теоретически, просто потому, что в этом гипотетическом жидком материале полимерные молекулы плавают в некой жидкости, которая добавляет бесполезного для прочности веса, т.е. удельная прочность жидкого материала всегда будет хуже удельной прочности твердого материала, даже если полимерные молекулы, и там, и там, одного типа.
    Единственное, что похоже на правду - эта жидкость потенциально может быть полезна в качестве демфера, с целью уменьшения запреградного воздействия пули.
    Акцент сделанный в польскими учеными, а вслед за ними и всеми остальными, что де неньютоновская жидкость используется в качестве брони - это дешевая подмена понятий, с целю пиара, потому как сама по себе неньютоновская жидкость в качестве брони всегда будет хуже нормального твердого полимера типа кевлара, и ее единственное реальное предназначение - служить демпфером для бронематериала. Но если назвать сенсационную статью "Неньютоновская жидкость в качестве демпфирующего слоя бронежилета", то сенсация вдруг станет не сенсацией, а так, скучными, для обывателя, технологическими подробностями...
  12. ramesid_iv 23 апреля 2015 18:44
    А при взрывной волне жилет закаменеет, и получиться жук ;)
    1. тол100в 17 мая 2015 18:51
      Цитата: ramesid_iv
      А при взрывной волне жилет закаменеет, и получиться

      Получится готовый "бушлат"!

Информация

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