I materiali utilizzati per l'equipaggiamento di protezione personale di un soldato possono essere abbastanza resistenti anche per i veicoli, secondo un nuovo studio dell'esercito.

risultati, pubblicato il 10 aprile sulla rivista Polimero , mostrano che i polimeri riempiti con nanotubi di carbonio potrebbero potenzialmente migliorare il modo in cui i veicoli senza equipaggio dissipano l'energia.

Un team guidato dal laboratorio di ricerca dell'esercito del comando di sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito degli Stati Uniti sta conducendo ricerche teoriche attraverso la modellazione al computer.

"La nostra motivazione per questa ricerca è che potrebbe esserci potenzialmente un uso, come materiale di matrice, per l'incorporazione in compositi leggeri in sistemi di veicoli senza equipaggio, " ha detto la dottoressa Yelena R. Sliozberg, uno scienziato dei materiali computazionali in laboratorio.

I ricercatori hanno affermato che i poliuretani sono materiali versatili utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni, compresi i rivestimenti, schiume ed elastomeri solidi. Come adesivi per pellicole, Per esempio, sono comunemente usati come agenti leganti tra strati di vetro e come strati posteriori polimerici nei compositi trasparenti di vetro o plastica come i blocchi di visione sui finestrini laterali utilizzati nei veicoli tattici. In particolare, i polimeri PUU segmentati ad alte prestazioni mostrano proprietà fisiche e meccaniche versatili.

In questa ricerca, il team ha utilizzato la modellazione al computer per esaminare la natura dei materiali.

Sliozberg ha affermato che i compositi gerarchici sono un'area di ricerca promettente per i veicoli dell'esercito in quanto sono meno suscettibili alla corrosione, portando alla morte precoce dei componenti.

"In contrasto con i tradizionali compositi termoindurenti, gli elastomeri di poli(uretanurea) ad alte prestazioni sono molto meno fragili e offrono un controllo senza pari sull'architettura del materiale, " Sliozberg ha detto. "I compositi di nanotubi di carbonio/polimero hanno caratteristiche elettriche e termiche desiderabili che mostrano comportamenti superiori ai materiali in fibra convenzionali".

Sliozberg ha affermato che devono avere una comprensione più profonda della natura delle interazioni a livello molecolare in questi materiali al fine di migliorare i livelli di stress massimi che può sopportare e adattare i meccanismi di dissipazione dell'energia.

La modifica chimica dei nanoriempitivi non è banale e in genere diminuisce le loro proprietà modificandone la struttura e la chimica. Per esempio, il modulo di Young potrebbe essere inferiore, lei spiegò.

I risultati di questo team indicano fortemente l'efficacia dell'incorporazione di nanotubi di carbonio allineati per l'ottimizzazione della microstruttura dei polimeri PUU gerarchici nella matrice e nell'interfaccia senza alcuna modifica della superficie del riempitivo, ha detto Sliozberg.

"Dimostra che la presenza di un'elevata affinità di poli(uretano-urea) con i nanotubi di carbonio porterebbe a un nuovo percorso di sintesi verde senza la necessità di alcuna funzionalizzazione superficiale dei nanotubi per la fabbricazione di nanocompositi di poli(uretano-urea) rinforzati con nanotubi di carbonio gerarchico compositi, " lei disse.

I coautori di Sliozberg per l'articolo, "Simulazione dissipativa della dinamica delle particelle della separazione di microfase nei nanocompositi di poliuretano urea" sono Jeffrey L. Gair Jr., Scinetica, Inc., e il dottor Alex J. Hsieh, dall'Institute for Soldier Nanotechnologies presso il Massachusetts Institute of Technology.

I futuri veicoli dell'esercito potrebbero vedere un miglioramento nei loro materiali strutturali poiché sono meno suscettibili alla corrosione, leggeri e hanno una maggiore conduttività elettrica rispetto agli elastomeri tradizionali. I materiali mostrano anche un grande potenziale per proteggere i veicoli dall'accumulo e dalle scariche statiche e dai fulmini.

"Alcuni veicoli militari come gli elicotteri dell'esercito devono resistere a intense vibrazioni e fatica e la natura conduttiva di questi materiali potrebbe portare a un livello senza precedenti di multifunzionalità con un potenziale monitoraggio della salute strutturale in tempo reale attraverso il rilevamento della deformazione incorporato e il monitoraggio dei danni che porterà a un sicuro e valutare accuratamente la vita residua dei componenti del veicolo, ", ha detto Sliozberg.

I collaboratori della Drexel University stanno portando avanti la ricerca studiando i potenziali usi dei polimeri PUU con nanotubi di carbonio come materiali in filamenti per la stampa 3D. Il laboratorio non sta attualmente conducendo questi studi su nessun veicolo. I ricercatori hanno in programma di collaborare con altre squadre dell'esercito per i test nel prossimo futuro.