Ir-riċerkaturi ilhom jaħdmu biex isibu materjali ġodda li huma protetti aħjar kontra titqib b'veloċità għolja, iżda huwa diffiċli li tgħaqqad id-dettalji mikroskopiċi ta 'materjali ġodda promettenti mal-imġieba attwali tagħhom fid-dinja reali.
Biex jindirizzaw din il-problema, riċerkaturi fl-Istitut Nazzjonali tal-Istandards u t-Teknoloġija (NIST) fasslu metodu ġdid li juża projettili u dejta emessi bil-lejżer biex jgħinu jbassru l-proprjetajiet mikroskopiċi u l-imġieba tal-materjali fil-mira, skont artiklu f'ACS Applied Materials. & Interfaces, LaserMade.com jifhem. Dan isir bl-użu ta 'lejżer ta' intensità għolja biex jitfa 'mikroprojettili qrib il-veloċità tal-ħoss f'materjal fil-mira, li f'dan il-każ huwa film polimeru li jirrappreżenta l-materjal reżistenti għat-titqib li għandu jiġi ttestjat.
L-iskambju tal-enerġija bejn il-partiċelli u l-kampjun tal-materjal ittestjat huwa analizzat fil-livell mikroskopiku, u mbagħad jintuża metodu ta 'skala biex ibassar ir-reżistenza tal-materjal għat-titqib minn projettili akbar ta' enerġija għolja, bħal bullet. B'dan il-mod, billi tgħaqqad l-ittestjar ma 'metodi ta' analiżi u skalar, ix-xjentisti jistgħu jiskopru materjali ġodda reżistenti għat-titqib. Il-programm il-ġdid inaqqas il-ħtieġa għal serje twila ta 'esperimenti tal-laboratorju bl-użu ta' projettili akbar u kampjuni akbar.
Il-kimika NIST Katherine Evans tispjega, "Meta tistudja materjal ġdid għal applikazzjoni protettiva, bl-approċċ il-ġdid tagħna, nistgħu nieħdu idea aktar bikrija ta 'jekk il-proprjetajiet protettivi tiegħu humiex ta' min nistudjaw."
Is-sintetizzazzjoni ta 'ammonti żgħar ta' polimeru ġdid tista 'tkun pjuttost rutina f'esperimenti tal-laboratorju; l-isfida hija li tiżdied il-kwantità biex tittestja r-reżistenza għat-titqib tagħha - materjali magħmula minn polimeri sintetiċi ġodda fejn l-iskala għal kwantitajiet suffiċjenti ħafna drabi hija impossibbli jew imprattikabbli.
Il-problema bl-ittestjar ballistiku hija li hemm żewġ passi li trid tieħu biex tagħmel materjali ġodda, "qal Christopher Soles, inġinier fir-riċerka tal-materjali fin-NIST. Trid tissintetizza polimeru ġdid li taħseb li huwa aħjar, u mbagħad ikabbarha. sal-livell tal-kilogrammi. Il-kisba kbira ta 'dan ix-xogħol hija li b'mod sorprendenti sibna li l-ittestjar mikroballistiku jista' jiżdied u jkun marbut ma 'ttestjar fuq skala kbira fid-dinja reali."
Matul l-istudju, ir-riċerkaturi użaw il-metodu tagħhom biex jevalwaw diversi materjali, inklużi komposti tal-ħġieġ ballistiku użati ħafna, nanokomposti ġodda u kampjuni ta 'materjali tal-graffen.
Il-metodu tat-test jissejjaħ LIPIT, li tirrappreżenta "Test tal-Impatt tal-Projettili Indott bil-Laser. Juża lejżer biex jispara mikroprojettili magħmul minn silika jew ħġieġ f'film irqiq tal-materjal ta' interess. Permezz tal-ablazzjoni bil-lejżer, il-laser jipproduċi għolja- mewġa tal-pressjoni li timbotta l-materjal tal-mikroproġettili fil-kampjun.
Ir-riċerkaturi l-ewwel użaw il-metodu biex janalizzaw nanokompost imsejjaħ kompost tan-nanopartiċelli polymethacrylate (npPMA) imlaqqam bil-polimer. Tikkonsisti f'nanopartiċelli tas-silika u tista' tintuża f'firxa wiesgħa ta' applikazzjonijiet, inklużi sdieri kontra l-balal. Lejżer jimbotta l-mikro-balal lejn il-materjal fil-mira b'veloċitajiet ta '100 sa 400 metru kull sekonda, u kamera tintuża biex ikejjel l-impatt tagħhom.
Ir-riċerkaturi kkombinaw il-kejl miksub fuq npPMA ma 'analiżi matematika addizzjonali, flimkien ma' data disponibbli dwar il-materjal mil-letteratura tar-riċerka, biex jirrelataw ir-riżultati tat-testijiet tal-mikro-saborra mal-impatt f'impatt akbar. Peress li npPMA huwa materjal ġdid li mhux fabbrikat faċilment, huma espandew l-analiżi tagħhom biex jinkludu kompost użat aktar komunement (polikarbonat), li jintuża b'mod wiesa 'bħala ħġieġ bulletproof.
Bl-użu ta 'kombinazzjoni ta' riżultati tal-letteratura, analiżi dimensjonali u metodoloġija tal-LIPIT, ir-riċerkaturi setgħu juru li r-reżistenza għat-titqib tal-materjal hija relatata mal-istress massimu li l-materjal jista 'jiflaħ qabel il-ksur (jiġifieri, stress tal-falliment). Dan jisfida l-fehim attwali tal-prestazzjoni ballistika, li tipikament huwa maħsub li huwa relatat ma 'kif il-mewġ tal-pressjoni jgħaddi minn materjal.
Il-metodu l-ġdid tagħhom jista 'jiddetermina l-limitu ta' saħħa ta 'materjal, jew kemm jista' jiflaħ stress u pressjoni, mingħajr ma jkejjel direttament dawn il-proprjetajiet minn qabel, li jgħin biex jottimizza liema materjali tagħżel f'esperiment. Dan ippermettahom jesploraw materjali bħal graphene, li jissuġġerixxi li saffi multipli ta 'film irqiq tal-materjal jistgħu jintużaw għal applikazzjonijiet reżistenti għall-impatt, simili għal polimeri ta' prestazzjoni għolja.
Għall-pass li jmiss, ir-riċerkaturi jippjanaw li jevalwaw il-proprjetajiet ballistiċi ta 'materjali ġodda oħra u jistudjaw tipi u konfigurazzjonijiet differenti. Se jvarjaw ukoll id-daqs tal-mikrobombi u jespandu l-firxa tal-veloċità tagħhom.
