Supertwardy podkoszulek

ResearchBlogging.org

No więc wpadła mi wreszcie w ręce ta publikacja sprzed miesiąca o kuloodpornych podkoszulkach. I tak czytam o tym węgliku boru i czytam, i mi wyszło, że bardziej zasługuje na Molekułę Miesiąca (ale tego zaszczytu nie dostąpi, bo już co innego jest w drafcie).

Zbroja bynajmniej nie kevlarowa ani węglikowa /www.wikipedia.org

Węglik boru to trzeci najtwardszy materiał znany człowiekowi – zaraz po diamencie oraz azotku boru. W skali twardości Mohsa przypada mu zaszczytna liczba 9.3 (aczkolwiek należy zaznaczyć, że skala Mohsa rządzi się swoją specyfiką – czyli jakimkolwiek brakiem ilościowego określenia twardości). Ta przezabawna substancja wykorzystywana jest w zbrojeniach czołgów oraz kamizelkach kuloodpornych. Ma też liczne przemysłowe zastosowania, zwłaszcza że powyżej temperatury 1500 C staje się najtwardszą substancją na Ziemi.

Materiał znany jest od dziewiętnastego stulecia, jednak badaczom zajęło chwilę określnie, jaki dokładnie jest jego wzór. Dzisiaj wiemy, że jest to B4C. Węglik boru uzyskuje się poprzez redukcję trójtlenku boru węglem. Informacja o tyle ważna, że pokazuje jak sprytnym było rozwiązanie zaproponowane przez badaczy z Chin, USA i Szwajcarii w pracy opublikowanej na początku marca w Advanced Materials.

Naukowcy stworzyli rodzaj kompozytu, jako bazę stosując bawełniane podkoszulki. Bawełna była z jednej strony matrycę, a z drugiej – źródłem węgla do produkcji węgliku. Materiał wymoczono w roztworze boru oraz katalizatora (opartego na niklu), a następnie ogrzano go do 1100 C omywając równocześnie argonem, który miał zapobiec zapłonowi materiału.

Jak wyjaśnia Li, szef grupy chińskiej, bor zasadza się w licznych porach obecnych w bawełnianym materiale. W czasie ogrzewania włókna bawełniane ulegają przekształceniu we włókna węglowe, które następnie reagują z borem.

W procesie tym powstają węglikowe nanodruty, charakteryzujące się dość wysokim modułem Younga (ok. 430 GPa, dla porównania nylon – ok. 3 GPa, stal – ok. 200 GPa, diament – ponad 1000 GPa), a także niezłą odpornością na wielokrotne zginanie i odkształcanie. W dodatku otrzymany kompozyt blokuje niemal 100% promieniowania UV. Taki węglikowo borowy podkoszulek zmienia się z białego w całkiem czarny, ale za to zyskuje niezwykle na wytrzymałości (nie tylko na nadmierne spieranie). Niestety podkoszulki takie nie zastąpią jeszcze kamizelek kuloodpornych, ale z całą pewnością są niezłym startem do produkcji znacznie bardziej odpornych na zużycie materiałów. Tak więc panowie władza, jeszcze będziecie się musieli trochę popocić w kevlarze

Tao, X., Dong, L., Wang, X., Zhang, W., Nelson, B., & Li, X. (2010). B4C-Nanowires/Carbon-Microfiber Hybrid Structures and Composites from Cotton T-shirts Advanced Materials DOI: 10.1002/adma.200903071

„Subplantation effect in magnetron sputtered superhard boron carbide thin films”, S. Ulrich, H. Ehrhardt, J. Schwan, R. Samlenski, R. Brenn, Diamond and Related Materials (1998) 7:835-8

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s