Eine Gruppe von 12 Forschern an der Rice University in Houston hat 3D-Druck verwendet. zum Erstellen nahezu kugelsicheres Material aus Kunststoff. Die neuartigen Materialien können nicht von Kugeln beschossen werden. Reisen um 5,8 Kilometer pro Sekunde und sind stark komprimierbar, ohne auseinanderzufallen.
Tubulane
Die Materialien entstanden, als die Forscher beschlossen, eine theoretische Struktur namens "Tubulane" zu testen. Diese Struktur war bereits 1993 vorhergesagt von dem Chemiker Ray Baughman von der University of Texas in Dallas und dem Physiker Douglas Galvão von der State University of Campinas, Brasilien, beide Co-Principal Investigators des neuen Papiers.
Tubulane sind theoretische mikroskopische Strukturen aus vernetzten Kohlenstoffnanoröhren, und die Forscher wollten testen, ob sie die gleichen Eigenschaften haben, wenn sie so groß skaliert werden, dass sie in 3D gedruckt werden können. Es stellte sich heraus, dass dies der Fall ist.
Die Forscher haben dies bewiesen, indem sie auf eine Kugel geschossen haben 5,8 Kilometer pro Sekunde durch zwei Würfel. Ein Würfel wurde aus einem festen Polymer und der andere aus einem mit einer Tubulanstruktur bedruckten Polymer hergestellt.
Die Forscher berichteten, dass der feste Polymerblock "Risse hatte, die sich durch die gesamte Struktur ausbreiteten". Der Tubulanwürfel stoppte das Projektil jedoch durch seine zweite Schicht.
Seyed Mohammad Sajadi, Doktorand und Hauptautor von Rice, sagte, es sei die 3D-Druckmethode gewesen, die es dem Team ermöglicht habe, die einzigartigen Eigenschaften von Tubulanen zu nutzen.
„Es gibt viele theoretische Systeme, die Menschen nicht synthetisieren können“, sagte er. „Sie sind unpraktisch und schwer fassbar geblieben. Beim 3D-Druck können wir jedoch die vorhergesagten mechanischen Eigenschaften nutzen, da sie das Ergebnis der Topologie sind, nicht die Größe. ”
Viele Anwendungen
Das neue Material kann weitreichende Anwendungen in jeder Branche haben, in der Materialien benötigt werden, die leicht, aber zäh sind.
„Die einzigartigen Eigenschaften solcher Strukturen beruhen auf ihrer komplexen Topologie, die unabhängig von der Skalierung ist“, sagte der Rice-Alumnus Chandra Sekhar Tiwary, Co-Principal Investigator des Projekts und jetzt Assistenzprofessor am Indian Institute of Technology in Kharagpur.„Eine topologiegesteuerte Verstärkung oder Verbesserung der Tragfähigkeit kann auch für andere Konstruktionsentwürfe nützlich sein.“
Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht klein .