신소재

작성자: US Army Research Laboratory2019년 9월 16일

둥글고 매끄럽고 무지개 빛깔의 진주는 세계에서 가장 아름다운 보석 중 하나입니다. 이제 이 보석은 군용 갑옷을 개선하기 위한 미 육군 연구 프로젝트에 영감을 주고 있습니다.

By mimicking the outer coating of pearls (nacre, or as it's more commonly known, mother of pearl), researchers at University at BuffaloFounded in 1846, the State University of New York at Buffalo is the largest campus in the State University of New York system and New York's leading public center for graduate and professional education. It is a public research university with campuses in Buffalo and Amherst, New York, United States. It is commonly referred to as the University at Buffalo (UB) or SUNY Buffalo, and was formerly known as the University of Buffalo." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">ARO(Army Research Office)의 자금 지원을 받는 University at Buffalo는 강철보다 14배 더 강하고 8배 더 가벼우며(밀도가 낮음) 총알과 기타 발사체의 충격을 흡수하는 데 이상적인 경량 플라스틱을 만들었습니다.

ARO는 미 육군 전투 능력 개발 사령부의 육군 연구소 소속입니다.

최신 연구 결과는 ACS Applied Polymer Materials 저널에 게재되었으며, 이전 연구는 The Journal of Physical Chemistry Letters에 게재되었습니다.

Buffalo 대학교 RENEW 연구소 회원이자 논문의 주 저자인 기계항공우주공학과 교수인 Shenqiang Ren 박사는 "이 재료는 단단하고 강하며 단단합니다."라고 말했습니다. "조끼, 헬멧, 기타 유형의 방탄복은 물론 선박, 헬리콥터 및 기타 차량용 보호 장갑에도 적용할 수 있습니다."

재료의 대부분은 초고분자량 폴리에틸렌, 즉 UHMWPE라고 불리는 폴리에틸렌(가장 일반적인 플라스틱)을 강화한 버전으로 인공 엉덩이나 기타 픽과 같은 제품을 만드는 데 사용됩니다.

강철보다 14배 더 강하고 8배 더 가벼우며(밀도가 낮은) 새로운 경량 플라스틱이 차세대 군용 방어구로 이어질 수 있습니다. 크레딧: 버팔로 대학교

UHMWPE를 설계할 때 연구원들은 연체동물이 탄산칼슘 형태를 서로 맞물린 벽돌과 유사한 구조로 배열하여 생성하는 진주모를 연구했습니다. 연구자들은 마더오브펄처럼 발사체를 변형하고 흡수할 수 있는 보다 유연한 내부 지지대와 함께 극도로 견고한 외부 껍질을 갖도록 재료를 설계했습니다.

ARO의 재료 설계 프로그램 관리자인 Evan Runnerstrom 박사는 "충격 강도를 획기적으로 향상시키기 위해 UHMWPE를 설계한 Ren 교수의 작업은 군인들에게 보호와 이동성을 모두 제공하는 차세대 경량 장갑으로 이어질 수 있습니다."라고 말했습니다. "강철이나 세라믹 갑옷과 달리 UHMWPE는 복잡한 모양으로 주조하거나 성형하기가 더 쉬우므로 군인, 차량 및 기타 육군 자산에 대한 다양한 보호 기능을 제공할 수 있습니다."

"재료가 뻣뻣하고 튼튼하며 튼튼합니다. 조끼, 헬멧, 기타 방탄복은 물론 선박, 헬리콥터, 기타 차량용 보호 장갑에도 적용할 수 있습니다." — 셴치앙 렌 박사

이것은 소프트 아머(soft armor)로 알려진 것으로, 부드럽지만 촘촘하게 짜여진 소재가 본질적으로 총알을 막을 수 있는 매우 강한 그물을 만들어냅니다. KEVLAR는 잘 알려진 예입니다.

연구팀이 개발한 소재는 열전도율도 높다. 열을 빠르게 발산하는 이러한 능력은 총알과 기타 발사체의 에너지를 흡수하는 데 더욱 도움이 됩니다.

팀은 실리카 나노입자를 추가하여 UHMWPE에 추가 ​​실험을 했으며, 화학 물질의 작은 조각이 재료의 특성을 향상시키고 잠재적으로 더 강한 갑옷을 만들 수 있다는 것을 발견했습니다.

Runnerstrom은 "이 연구는 올바른 재료 설계 접근 방식이 육군 기술에 큰 영향을 미칠 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다."라고 말했습니다.