האם הננו-שפופרות יגנו מפגיעת קליעים?

הננו-שפופרות הפחמניות מתגלות כחומר בעל שימושים פוטנציאליים רבים יותר ויותר. לאחרונה מסתמן שימוש אפשרי נוסף בהן – כחומר גלם לבניית חליפות חסינות קליעים.

רוב החומרים המשמשים לבניית חליפות מגן חסינות קליעים הם פולימרים בעלי חוזק גבוה מאוד, ובהם קוולאר (Kevlar) וטווארון (Twaron). חומרים אלה עוצרים את הקליע הפוגע על-ידי פיזור הכוח שהוא מפעיל על שטח גדול. באופן כזה, הלחץ

על השטח הגדול פוחת ומונע את חדירת הקליע. למרות הקטנת הלחץ, עדיין אפשריים במצב זה חבלה או נזק כלשהו לאיברי הגוף.

לאחרונה גילו החוקרים האוסטרלים ליאנגצ'י זאנג (Zhang) וקאוסלה מילוואגאנאם (Mylvaganam) שהננו-שפופרות הפחמניות ניחנו ביכולת להקפיץ בחזרה קליעים הפוגעים בהן. תכונה זו הופכת אותן למועמדות טובות לבניית חליפות מגן חסינות קליעים.

בניגוד לחומרים אחרים הנמצאים בשימוש (כגון הקוולאר, כנזכר למעלה), הננו-שפופרות סופגות בתחילה את אנרגיית התנועה של הקליע ומגלגלות אותה לאנרגיה אלסטית. אנרגיית התנועה פוחתת, עקב גלגולה לאנרגיה אלסטית, אך האנרגיה האלסטית מתגלגלת בחזרה אל הקליע כאנרגיית תנועה, והקליע נע בחזרה מן החליפה החוצה.

מאחר שהננו-שפופרות חלולות וקטנות מאוד בקוטרן, הן גם קלות מאוד, דבר המהווה יתרון נוסף. זאנג וקאוסלה פיתחו הדמיית מחשב שנועדה לבחון את הקשר בין רדיוס הננו-שפופרות לבין יכולתן לבלום קליעים במהירויות שונות. הם גילו שככל שרדיוס השפופרות גדול יותר, כך גדלה גם יכולתן לבלום קליעים במהירויות גדולות יותר.

הכתבה פורסמה במקור במגזין "גליליאו"