強度更勝克維拉,MIT 研發新奈米結構防彈纖維

作者 | 發布日期 2021 年 08 月 23 日 18:10 | 分類 尖端科技 , 材料 , 軍事科技 Telegram share ! follow us in feedly


由美國陸軍和海軍出資,麻省理工學院於今年 6 月《自然材料科學》期刊發表新型熱裂解碳材質、奈米晶格結構纖維,有望成為防彈背心甚至太空載具的主要材料。

防彈材質從早期的鋼板、克維拉纖維(Kevlar)到超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)材質,原理都是在遭受子彈衝擊時,能夠迅速將能量往垂直方向分散,並阻止彈頭穿透,而為了減少士兵負擔,防彈材質多年來不斷精進,除了增加強韌度外、減少重量也是努力方向之一。

▲ 美軍現役 ECH 頭盔即使用超高分子量聚乙烯材質製造。(Source:USMC, Public domain, via Wikimedia Commons)

麻省理工學院(MIT)從熱裂解碳(Pyrolytic Carbon)材質,運用奈米工程技術開發出晶格狀(Lattice)結構,遭受衝擊時,可透過緊密作用(Compaction)及衝擊點周遭的柱狀體向內收縮,達分散衝擊能量及抗穿透作用。

MIT 團隊使用雷射模擬彈道衝擊,以每秒 40~1,100 公尺(約時速 144~3,960 公里)速度測試新材質抗彈能力,測試速度超過現有 5.56 公釐彈頭初速的 2,832 公里。

測試結果顯示,新型熱裂解碳奈米材質,防彈表現比現有強化克維拉纖維和 UHMW-PE 材質還高 70%,且重量更輕,因此研發團隊認為,除了防彈裝備,這款新纖維也很有機會用於各種機能服飾,成為更大眾化的紡織材料。

除此之外,新材質也有潛力為太空載具表面材料,幫助衛星及太空船抵抗時速超過 28,000 公里的太空垃圾撞擊,延長載具生命週期。

研發團隊表示,目前陸軍與海軍正密切關注這項材質研發成果,團隊很快將進行大型樣品防彈測試,觀察新材質體積增加後是否有相同防彈表現,倘若實驗順利,預計會很快執行上市認證,使各軍事裝備生產商開始運用新材質設計各種個人防彈裝備。

(首圖來源:MIT