Човекът опитва да създаде здрава и удобна броня от векове. Започвайки с броня, изработена от кости и кожа, използването на по-здравите, но по-тежки от бронз, желязо и стомана е помогнало за напредъка на технологиите за съвременните модели бронежилетки днес. Въпреки това, сегашната персонална балистична броня, каквато е бронежилетката, днес предлага значителна защита, но е забележимо обемна, тежка и отчасти неудобна.
Тест на бронежилетка през 1923 година
Различни правоохранителни агенции и въоръжени сили, изискват използване на балистична броня в реални ситуации и изразяват желание да има броня, която е не само по-надеждна, но и по-лека и по-удобна за бързи движения в битки,сражения и акции.
Сега има отговор. Графенът – материал на чудесата
Откриването на графена често се сравнява с изобретяването на стоманата, която даде началото на индустриалната революция по целия свят. Той обаче е многократно по – здрав и по- лек от всички познати материали на човечеството. Добива се от графит, което го прави и достъпен. А и цената на човешкия живот не може да се оцени.
Графен – структурни чудеса
Графенът се получава от графитни слоеве чрез строги, но внимателни синтезиращи процеси в специализирани лаборатории. Графенът е форма на въглерод, която е съставена само от един слой въглеродни атоми, който е прикрепен по начин, който образува шестоъгълна решетка.
Всеки въглероден атом в графена споделя силна хибридизирана връзка sp2 с три най-близки до себе си въглеродни атоми. Това оставя отделен електрон свободен да се движи по еднослойния лист графен. Тази сложна структура позволява на графена да притежава забележителни електронни, топлинни, оптични и механични свойства, които са несравнени с всеки друг материал, известен на човека.
Някои от най-удивителните свойства на графена водят до получаването на графен:
Най-издръжливия материал, познат на човека с якост на опън, който е изумително 200 пъти от този на конвенционалната стомана от индустриален клас, която използваме днес.
Идеален проводник на електричество, тъй като свободният електрон може да транспортира плавно по еднослойната решетъчна структура.
Отличен проводник на топлинна енергия като електрическите свойства и уникалната му атомна структура позволява свободно движение на електрони по цялата му повърхност.
Способен ефикасно да разсейва кинетичната енергия 10 пъти по-добре от индустриалната стомана.
Почти нематериален и напълно прозрачен, благодарение на еднопластовата структура на въглеродния атом.
Революционите бронежилетки с графен
Наличието на надеждна, лека и удобна лична броня е едно от най-важните изисквания на въоръжените сили и различни правителствени и правоприлагащи органи по целия свят. Последните изследвания на въздействието на графена могат да се окажат отговорът на дилемата за балансиране на нивото на защита и теглото на бронежилетите, което днес пречи в индустрията на бронежилетите.
Още от откриването си се провеждат интензивни изследвания за изучаване на електронните, топлинните, оптичните и други свойства на графена.
Екип от университета Райс в Масачузетс, ръководен от Джай-Хуанг Ли (Jae-Hwang Lee) са изследвали ефекта от проникването на силициеви микрокуршуми в листове от графен с дебелина между 10 и 100 слоя.
Балистичните тестове показали, че изключителната еластичност и здравина на графена му позволяват да абсорбира енергията на 8-10 пъти по-голям импулс, отколкото може да издържи стоманата.
Изследователите казват, че графенът може много ефективно да спира куршуми в бронежилетки, ако се намери начин да се произвежда в достатъчно количество и на достатъчно ниска цена.
Резултати от изследвания за използване на графен в бронежилетки
Двамата учени разработиха тест за удар, който включва използване на малки листове графен и подлагане на графеновите листове на въздействие чрез процес, наречен LIPIT (тест за въздействие на лазерно индуциран снаряд).
Тъй като само графеновият лист не е в състояние да издържи на въздействието на традиционната балистика директно, без да се разкъсва, учените използваха иновативна техника, която позволява да се стрелят „микро-куршуми” върху графеновите листове с помощта на лазерна енергия.
Този пионерски метод за тестване работи, като избутва малки сфери от противоположния край на абсорбиращ златен лист с невероятни скорости. Този лазерно базиран процес може да изстреля микро-снаряди в графеновите листове със скорост, достигаща огромни 3 км / сек или 1,9 мили / сек, което е забележително по-бързо от скоростта на куршума, изстреляна от пушка за нападение на АК-47.
За това проучване на въздействието изследователският екип използва множество графенови листове с различна дебелина, вариращи между 10 и 100 нанометра, многократно по-тънки от конвенционалната хартия.
Използвайки високоскоростна технология за фотография, екипът успя да изстреля снаряди с невероятни скорости и откри, че два слоя (листа) графен в комбинация осигуряват ефективна устойчивост на удар.
Проучването показа, че графенът е в състояние да разпредели стреса от удара на снаряда при невероятните 7 227 фута / сек (2200 метра / сек), което е над шест пъти по-бързо от скоростта на звука.
Това, което изследването доказа, е, че графенът е невероятно твърд и здрав и същевременно изключително гъвкав, което го прави идеален за използване в бронежилетки в близко бъдеще.