新しい素材

米国陸軍研究所による2019年9月16日

丸くて滑らかで虹色の真珠は、世界で最も美しい宝石の一つです。 現在、これらの宝石は、軍用装甲を改善するための米陸軍の研究プロジェクトにインスピレーションを与えています。

By mimicking the outer coating of pearls (nacre, or as it's more commonly known, mother of pearl), researchers at University at BuffaloFounded in 1846, the State University of New York at Buffalo is the largest campus in the State University of New York system and New York's leading public center for graduate and professional education. It is a public research university with campuses in Buffalo and Amherst, New York, United States. It is commonly referred to as the University at Buffalo (UB) or SUNY Buffalo, and was formerly known as the University of Buffalo." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">バッファロー大学は、陸軍研究局 (ARO) の資金提供を受けて、鋼鉄よりも 14 倍強く、8 倍軽く (密度が低く) 弾丸やその他の発射体の衝撃を吸収するのに最適な軽量プラスチックを開発しました。

ARO は、米陸軍戦闘能力開発司令部の陸軍研究所の一部です。

最新の研究結果はジャーナル ACS Applied Polymer Materials に掲載されており、以前の研究は The Journal of Physical Chemistry Letters に掲載されています。

「この材料は硬く、強く、丈夫です」と機械航空宇宙工学科の教授であり、バッファロー大学RENEW研究所のメンバーであり、論文の筆頭著者でもあるShenqiang Ren博士は述べた。 「ベスト、ヘルメット、その他の種類の防弾チョッキ、さらには船、ヘリコプター、その他の乗り物の防護服にも応用できる可能性があります。」

材料の大部分は、超高分子量ポリエチレン (UHMWPE) と呼ばれるポリエチレン (最も一般的なプラスチック) を改良したもので、人工股関節やギターピックなどの製品の製造に使用されます。

鋼鉄よりも 14 倍強く、8 倍軽い（密度が低い）新しい軽量プラスチックは、次世代の軍用装甲につながる可能性があります。 クレジット: バッファロー大学

UHMWPEを設計する際、研究者らは真珠層を研究した。真珠層は、軟体動物が炭酸カルシウムをレンガが絡み合ったような構造に配置することで作り出す。 研究者らは、真珠母のように、非常に丈夫な外殻と、変形して発射物を吸収できるより柔軟な内側の裏地を持つように材料を設計しました。

「衝撃強度を劇的に向上させるUHMWPEを設計するレン教授の研究は、兵士に保護と機動性の両方を提供する新世代の軽量装甲につながる可能性がある」とARO材料設計プログラムマネージャーのエヴァン・ランナーストローム博士は述べた。 「鋼鉄やセラミック製の装甲とは対照的に、UHMWPE は複雑な形状に鋳造したり成型したりすることも容易であり、兵士、車両、その他の陸軍資産に多用途の保護を提供します。」

「この素材は硬く、強く、丈夫です。ベスト、ヘルメット、その他の種類の防弾チョッキ、さらには船、ヘリコプター、その他の車両の防護服にも応用できる可能性があります。」 — 任シェン強博士

これはソフトアーマーとして知られるもので、柔らかくてもしっかりと織られた素材が本質的に弾丸を阻止できる非常に強力なネットを作り出します。 ケブラーはよく知られた例です。

研究チームが開発した材料は熱伝導率も高い。 熱を急速に放散するこの能力は、弾丸やその他の発射体のエネルギーを吸収するのにさらに役立ちます。

研究チームはさらに、シリカナノ粒子を加えてUHMWPEを実験し、その化学物質の微量が材料の特性を強化し、より強力な装甲を作成できる可能性があることを発見した。

「この研究は、適切な材料設計アプローチが陸軍技術に大きな影響を与える可能性があることを示しています」とランナーストローム氏は述べた。

参考文献: