Sciencemag.cz
Doporučujeme
Ochranné brnenie je základnou súčasťou vybavenia silových zložiek a bežne sa skladá z vysokopevných materiálov. Dôležitá je nielen ich odolnosť, ale aj hmotnosť, ktorá môže ovplyvňovať výkony jednotlivcov. Tím vedcov zo Slovenskej akadémie vied vyvinul nový ľahký nanokompozitný keramický materiál, ktorý pri zachovaní rovnakej hrúbky dosahuje zvýšenú odolnosť voči nárazom. Po úspešných testoch v akreditovanom skúšobnom laboratóriu výskumníci vytvorili prototyp ochrannej vesty, nový materiál však môže nájsť využitie aj pri výrobe pancierových vozidiel alebo v stavebníctve.
Väčšina balistických ochranných prvkov, akými sú nepriestrelné vesty alebo prilby, je v súčasnosti vyrábaná z viacerých vrstiev vlákien typu Kevlar®, Twaron®, Spectra® alebo Dyneema®, ktoré zabraňujú prenikaniu guľky do tela. Ciele však môžu po zásahu trpieť traumou tupých síl, napríklad silnými otlačkami alebo horším poškodením kritických orgánov. Vedci z Ústavu materiálového výskumu SAV v Košiciach preto hľadali optimálne zloženie nanokompozitov, ktoré by nárazy projektilov tlmili efektívnejšie a zároveň by sa nezvyšovala ich hmotnosť.
„Navrhli sme viaceré nanokeramické materiály a skúmali sme ich vlastnosti. Húževnatosť keramiky sa nám podarilo výrazne zvýšiť až pomocou grafénových nanoplatničiek. Okrem toho sme pozorovali mechanizmy, ktorými grafén zastavoval šírenie trhlín a nútil ich meniť smer nielen v dvoch, ale aj v troch rozmeroch,“ vysvetľuje vedúci výskumného tímu Viktor Puchý z Ústavu materiálového výskumu SAV a dodáva, že už primiešanie veľmi malého množstva dvojrozmerných materiálov, medzi ktoré patrí aj grafén, môže dramaticky zmeniť vlastnosti keramiky.
Keramika v ochranných vestách nie je novinkou. V porovnaní s tradičnými materiálmi z kovu má vysokú tvrdosť a účinnosť balistickej hmotnosti a používa sa na balistickú ochranu pred vysoko kinetickými energetickými strelami a črepinami. Košický vedecký tým sa ju však snaží čo najviac zdokonaliť.
„Máme zvládnutú laboratórnu výrobu. Dokážeme pripraviť keramiku s lepšími vlastnosťami, aké má konvenčný materiál dostupný na slovenskom trhu. Pri zachovaní rovnakej hrúbky vieme zvýšiť jeho odolnosť, takže vojak na sebe nemusí niesť až takú hmotnosť. V armáde, keď má prejsť veľkú vzdialenosť, sa počíta každý gram,“ dopĺňa materiálový vedec.
Výskum spojil vedcov naprieč oddeleniami Ústavu materiálového výskumu SAV. Cennými radami prispel riaditeľ ústavu Pavol Hvizdoš a dlhoročné skúsenosti s výskumom keramiky v tomto projekte uplatnil aj aktuálny laureát ocenenia Eset Science Award Ján Dusza.
Vlastnosti novovyvinutých materiálov vedci otestovali v akreditovanom skúšobnom laboratóriu spoločnosti Konštrukta Defence, a. s., ktorá bola hlavným riešiteľom projektu. Výrobný proces, ako aj zloženie nového materiálu majú vedci v pláne patentovať a budú hľadať možnosti jeho efektívnej výroby vo väčšom množstve.
