Taktické vesty s nanomodifikovaným povrchem

Taktické vesty jsou nyní standardním vybavením většiny policejních složek a bezpečnostních týmů. Současná technologie však zdaleka není dokonalá, takže čepel použitá s dostatečnou silou jimi může stále pronikat.

S rostoucí celosvětovou kriminalitou s použitím čepelové zbraně roste potřeba zlepšit ochranné schopnosti materiálů používaných při výrobě osobní neprůstřelné vesty. Nanomateriály a odborná aplikace nanotechnologií do surovin již používaných při výrobě ochranných vest mohou nyní tento problém vyřešit. To vše při zachování snadného pohybu, nízké hmotnosti, flexibility a pohodlí.

Nejběžnější surovinou používanou k výrobě měkkého pancéřování je aramid, ultravysokomolekulární polyethylen nebo uhlíkové a skleněné textilie.

Používají se proto, že tření mezi nitěmi příze v těchto tkaninách přispívá k jejich odolnosti proti propíchnutí. Do určitého bodu se větší tření rovná větší ochraně, takže zdrsněním povrchu vláken mohou výrobci zvýšit tření. Tento proces je však obtížný a objem produkce je nízký.

Alternativně, zahrnutím jiného prvku, jako je smyková zahušťovací kapalina (STF) nebo polyuretanový (PU) povlak, spojovací síla mezi přízemi může být zvětšená. Tyto kompozitní tkaniny však nejsou schopny splnit požadavky na nízkou hmotnost, flexibilitu a tenkost zároveň.

K vyřešení tohoto problému se výzkumný tým financovaný Klíčovým programem pro výzkum nových materiálů v Tianjinu pokusil použít některé z nejpevnějších a nejtvrdších materiálů známých vědě – nanomateriály.

Nanesením vrstvy uhlíkových nanotrubic na polyakrylátovou emulzi, která byla následně nanesena na aramidová vlákna, našli výzkumníci Ting-Ting Li, Xing-xiang Zhang a jejich kolegové pozoruhodná zlepšení v brzdné síle a schopnosti textilie odvádět energii od bodu dopadu.

Studie byla nyní zveřejněna v časopise ACS Applied Nanomaterials, kde autoři vysvětlují, jak: „Měkká kompozitní tkanina byla vyrobena nanesením ve vodě rozpustné polyakrylátové emulze (PAE) na povrch aramidové tkaniny (AF; AF/PAE). Plošná hmotnost tkaniny AF/PAE byla pouze o 7,1 % vyšší než u tkanin AF”.

Testy provedené na novém materiálu zjistily výrazné zlepšení obranné síly. „Při bodnutí hrotem byla maximální zátěž i kapacita absorpce energie u AF/PAE asi 4,5krát vyšší než u AF. Odolnost AF/PAE proti propíchnutí byla lepší než u AF (AF/STF) impregnovaného zahušťovací kapalinou (STF) a AF (AF/PU) stříkaného polyuretanem (PU) při stejné plošné hmotnosti nebo tloušťce”.

Přidání nanomateriálů však dále zlepšilo celkovou poskytovanou ochranu. Zprávy konkrétně uvádějí, že „Karboxylové vícestěnné uhlíkové nanotrubice (MWCNTs-COOH; 0,4 % hmotn.) byly poté přidány do AF/PAE, aby se dále zvýšila odolnost kompozitní tkaniny proti propíchnutí. Odolnost AF/PAE proti proražení hrotem se po přidání MWCNTs-COOH zvýšila asi o 49,2 %. MWCNTs-COOH vytvořil můstkový efekt mezi vlákny pro zvýšení tření mezi přízemi”.

Povlak z nanomateriálu také zlepšil rozptyl napěťových sil a snížil fibrilaci vláken, čímž materiál dodatečně zpevnil.

Taková vylepšená ochrana vláken modifikovaných nanomateriály by mohla být také použita v ochranných pomůckách na stavbách, pevných outdoorových oděvech, oděvech proti pořezání, vojenském bojovém vybavení, helmách pro práci i volný čas, obalových materiálech nebo pro obecné ochranné sportovní vybavení, jako jsou chrániče holení nebo lokty.

Další příklad toho, jak chytrá aplikace nanotechnologie může zlepšit suroviny a zlepšit vyrobené produkty.

Pokud byste se chtěli dozvědět více o tom, jak mohou nanomateriály zlepšit konvenční suroviny, můžete si přečíst: Aramid Polymer Fibre Gains Electrical Conductivity from Nanotech or A Simple Nanotechnology for Modifying Industrial Polymers

Zdroj foto: Alotrobo on Pexels, Dave Romain, Daniel Torobekov, & Gencraft