Недавно Израильская компания испытала один из самых вибропрочных материалов известных человеку. В пять раз крепче стали и, по крайней мере, в два раза прочнее чем любой использующийся сегодня защитный ударно-прочный материал, новый материал на основе нано-технологии вскоре станет броней будущего.
Год назад сообщалось о разработке первого промышленного смазочного материала на основе нано-технологии, разработанной Израильской компанией ApNano. Год спустя мы видим, что ApNano работает совсем в другом направлении применения своей технологии – экранирование и защита. Во время последних исследований под руководством профессора Янь Кви Джу из Ноттингемского Университета, Великобритания, образец материала ApNano подвергался сильным ударам, произведенным стальным снарядом на скоростях до 1,5 км/сек. Материал выдерживал ударную нагрузку равную 250 тоннам на квадратный сантиметр. Это примерно равняется падению четырех дизель локомотивов на площадь размеров в ноготь. Во время испытаний материал оказался настолько прочным, что после удара образцы практически не отличались от оригинального материала. Более того, последние исследования профессора Ж.М. Мартина из Ecole Centrale de Lyon (Франция) показали, что материал оставался стабильным при воздействии изостатического давления как минимум 350 т/см2.
Для того, чтобы понять, как это возможно создать сверх прочный вибростойкий материал, нам надо сначала понять природу нано-материала, разработанного ApNano. В начале 90-х Nano-materials Synthesis Group из института Вейцмана под руководством проф. Решев Тене совместно с доктором Менахем Генут и профессорами Гари Ходес и Львом Маргулисом, открыли новый класс неорганических нано-структур. Группа обнаружила, что определенные неорганические соединения, такие как WS2, MoS2, TiS2 и NbS2, обычно встречающиеся в виде больших плоских пластинок, могут быть синтезированы в гораздо меньшие нано-сферы и нано-трубки, которые они назвали неорганическими фулереноподобными нано-структурами или сокращенно IF. Фулерен – это новая форма углерода в дополнение к алмазу, графиту и углю. Это молекулы, состоящие исключительно из углерода и принимающие форму сферы, эллипсоида или трубки. Сферические фулерены иногда называются баки-шарами, а цилиндрические называются баки-трубками или нано-трубками. Баки-шары названы в честь Р.Бакминстер Фуллера, архитектора геодезического купола, спроектированного им для Всемирной выставки в Монреале в 1967. IF материалы – это фулереноподобные материалы, но вместо углерода, они могут быть созданы из различных неорганических элементов.
Новые IF материалы, полученные группой Вейцмана, были созданы из дисульфида вольфрама (WS2). В отличие от органических фулеренов, IF гораздо легче и дешевле в производстве, он химически стабилен и менее реактивен, и, следовательно, менее горюч. Также считается, что органические фулерены являются высоко токсичными, в то время как IF материалы прошли серьезные испытания и считаются безопасными. Дисульфид вольфрама относительно тяжелый, и по этой причине в настоящее время ApNano проводят опыты с другими материалами, такими как дисульфид титана, который в четыре раза легче, и ожидается, что он покажет лучшие характеристики чем дисульфид вольфрама против ударной волны. Одним из самых интересных свойств, открытым ApNano, является его крайне высокая степень амортизирующей способности. Амортизирующие материалы обычно используются в изделиях защищающих от удара, таких как нательная броня, бронежилеты, автомобильная броня, щиты, шлемы и защитные сооружения. Новые IF материалы на основе вольфрама в два раза прочнее чем самые лучшие современные ударостойкие материалы, используемые в броневых изделиях, таких как карбид бора и карбид кремния, и более чем в 5 раз прочнее стали. Также имеется возможность соединять IF с другими веществами для расширения диапазона их свойств. Например, смешивая IF с высоко эластичными материалами, можно получить новые составы, которые одновременно сочетают в себе прочность и эластичность. Эти свойства делают IF материалы одними из главных компонентов при создании перспективной одежды и брони.
В настоящее время ApNano могут получить всего несколько килограммов нового материала в день в своей лаборатории в Nes Ziona. В своем интервью IsraCast, генеральный Управляющий ApNano доктор Менахем Генут объяснил, что компания в течение ближайших шести месяцев начнет выпускать от 100 до 200 килограммов материала в день, постепенно развернет полномасштабное промышленное производство к 2007 году и будет выпускать до нескольких тонн материала в день. Хотя сейчас и тяжело точно определить стоимость «нано-брони» при полном промышленном производстве, с учетом стоимости оригинальных материалов (дисульфид вольфрама, дисульфид титана, и т.д.) плюс относительно недорогое производство, доктор Генут сказал, что килограмм нового материала будет стоить значительно меньше, чем аналогичное количество фулеренов на основе углерода. До того как нано-броня будет объявлена промышленным товаром необходимо будет еще провести ряд полевых испытаний, но компания уверена, что при определенной внешней финансовой поддержке первая продукция может быть получена менее чем через три года.
Сергей Вэй
24.02.2006