Gli scienziati della Rice University hanno sparato microproiettili a velocità supersoniche in esperimenti che mostrano che il grafene è 10 volte migliore dell'acciaio nell'assorbire l'energia di un proiettile penetrante. Credito:Jae-Hwang Lee
(Phys.org)—Un team di ricercatori che lavorano alla Rice University negli Stati Uniti ha dimostrato che il grafene è in grado di resistere meglio all'impatto di un proiettile rispetto all'acciaio o al Kevlar. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il team descrive come hanno allestito un poligono di tiro in miniatura nel loro laboratorio e lo hanno usato per testare la resistenza dei fogli di grafene.
Gli scienziati sanno che i fogli di grafene sono resistenti, a causa della loro densa struttura di pensiero a un atomo. Fino ad ora, però, nessuno ha testato il materiale per usarlo come armatura, per proteggersi dall'essere colpito da un proiettile in corsa. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno fatto proprio questo, anche se in scala molto più ridotta.
Gli scienziati devono ancora trovare un modo per produrre in serie fogli di grafene di grandi dimensioni, così, per questo esperimento, i ricercatori hanno limitato i loro sforzi a una scala molto piccola. Il loro raggio di tiro consisteva nell'usare un laser per vaporizzare i filamenti d'oro da usare come polvere da sparo. L'esplosione ha spinto proiettili di vetro di dimensioni micron su bersagli di grafene - da 10 a 100 fogli messi insieme per formare un tappetino - a velocità fino a 6, 700 mph (circa un terzo della velocità di un vero proiettile sparato da una mitragliatrice M16). La microscopia elettronica è stata utilizzata per misurare quanto bene i fogli di grafene hanno assorbito l'impatto.
I ricercatori hanno scoperto che i fogli erano in grado di dissipare l'energia del proiettile allungandosi all'indietro, un po' come quando qualcuno salta su un trampolino. Piccole crepe si sono formate anche radialmente, consumando più energia. Nell'analizzare i risultati, i ricercatori hanno scoperto che il grafene era in grado di funzionare due volte meglio del Kevlar, il materiale attualmente utilizzato nei giubbotti antiproiettile, e fino a dieci volte più dell'acciaio. Dirlo in un altro modo, il grafene è stato in grado di assorbire circa 0,92 MJ/kg di energia del proiettile, mentre l'acciaio in genere può assorbire 0,08 MJ/kg quando entrambi vengono testati a velocità simili.
La capacità del grafene di dissipare energia, spiega la squadra è dovuto ad un alto grado di rigidità combinato con bassa densità, il che significa che l'energia può attraversarlo molto rapidamente, consentendo la dissipazione di energia da qualcosa che viaggia veloce come un proiettile.
Gli sforzi dei ricercatori mostrano che il grafene potrebbe benissimo significare un giubbotto antiproiettile migliore, se si potesse trovare un modo per produrlo in quantità sufficiente e ad un prezzo sufficientemente basso.
Un microproiettile che viaggia a velocità supersonica viene catturato in questo composto di tre immagini temporizzate mentre si fa strada verso un foglio sospeso di grafene multistrato. Gli esperimenti condotti alla Rice University mostrano che il grafene è 10 volte migliore dell'acciaio nell'assorbire l'energia di un proiettile penetrante. La bolla a sinistra è un film polimerico che si espande lontano dal substrato d'oro che trasferisce energia da un laser al microproiettile. Credito:Thomas Research Group/Rice University
Lo scienziato dei materiali Edwin "Ned" Thomas, sinistra, preside della George R. Brown School of Engineering della Rice University, e Jae-Hwang Lee, un ex ricercatore post-dottorato nel suo laboratorio e ora assistente professore presso l'Università del Massachusetts, Amherst, trovato il grafene è più forte dell'acciaio nei test con microproiettili. I ricercatori tengono in mano un polimero che racchiude proiettili, il fulcro di un esperimento precedente. Credito:Tommy LaVergne/Rice University
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