Аэрозольное покрытие из углеродных нанотрубок и керамики - защита военной техники от поражения лазерным оружием

Углеродные нанотрубки в керамической оболочке


Исследователи из Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) и университета Канзаса (Kansas State University) продемонстрировали новый аэрозольный состав на основе смеси углеродных нанотрубок и специальной керамики, покрытие которым позволяет эффективно поглощать свет лазеров, в том числе и боевых. Такие покрытия, которые способны поглощать большую часть энергии луча лазера не разрушаясь при этом и не позволяя разрушаться защищаемому ими предмету, являются не только эффективным средством защиты от боевых лазеров, они также используются для защиты датчиков, измеряющих энергию излучения лазеров, используемых военными для дистанционного подрыва неразорвавшихся боеприпасов и взрывных устройств.

Основой нового аэрозольного материала является материал, разработанный исследователями NIST для защиты датчиков оптической энергии, которые уже сейчас используются в различных отраслях промышленности. "У нас получился просто замечательный новый защитный материал" - рассказывает Джон Леман (John Lehman), исследователь из института NIST, - "Он совмещает все положительные оптические, тепловые и электрические свойства углеродных нанотрубок с надежностью и прочностью высокотемпературной керамики".

Новый аэрозольный материал состоит из многостенных углеродных нанотрубок, нескольких нанотрубок различного диаметра, находящихся внутри друг друга, и керамического материала, состоящего из кремния, бора, углерода и азота. Присутствие бора в составе керамики позволяет поднять температуру, при которой этот материал начинает плавиться и ломаться.

Для получения нового состава ученые смешали нанотрубки с толуолом, жидким органическим материалом, затем в эту смесь капле за каплей при постоянном перемешивании добавляют полимерный материал, разогретый до температуры 1100 градусов по Цельсию, в котором содержится бор и другие вещества, необходимые для получения высокотемпературной керамики. Полученный состав нагревается до высокой температуры, растворитель испаряется, а полученный осадок перемалывают в тончайший порошок, который снова смешивается с растворителем на основе толуола.

Исследователи, используя обычный краскопульт, нанесли тонкий слой материала на поверхность меди и после высыхания сфокусировали на поверхности материала луч длинноволнового инфракрасного лазера, лазера, который используется для резки металла и других твердых материалов. Анализ собранных данных показал, что покрытие успешно поглотило 97.5 процентов энергии луча лазера и без разрушения выдержало уровень энергии в 15 КВт на квадратный сантиметр поверхности. Такие показатели ровно в два раза выше показателей, демонстрируемых другими материалами на основе чистых нанотрубок и углеродосодержащих покрытий, разрабатываемых для защиты от лазерного света.

Нанотрубки и другие углеродные материалы, наподобие графена, однородно поглощают свет и передают тепло в близлежащие области, снижая температуру в точке контакта с лучом лазера. Керамические высокотемпературные соединения, стойкие к окислению, обеспечивают защитному покрытию высокую механическую прочность и стойкость по отношению к разрушениям от высокой температуры. Следует заметить, что новый материал отличается высокой адгезионной способностью, что позволяет наносить его на поверхности из разных материалов. Помимо этого процесс производства защитного материала достаточно прост и его без особых затруднений можно делать в больших количествах.

Используя электронный микроскоп ученые более тщательно исследовали место контакта защитного покрытия с лучом лазера. Эти исследования показали полное отсутствие основных видов разрушения материала, таких как горение и деформация. Лишь только в нескольких маленьких местах, где концентрация нанотрубок была низка, керамический материал расплавился, превратившись в стабильный диоксид кремния, кварцевое стекло, которое, тем не менее, продолжало выполнять защитную роль.




Ключевые слова:
Углеродные, Нанотрубки, Графен, Керамика, Материал, Аэрозоль, Покрытие, Защита, Луч, Лазер, Свет, Энергия, Температура

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Vantablack - самый черный материал в мире на сегодняшний день
  • Создан новый наноматериал, гибрид углеродных нанотрубок и графена
  • Использование углеродных нанотрубок позволило сделать упругие растягивающие ...
  • Новая cуперрезина из углеродных нанотрубок может использоваться в неблагопр ...
  • Разработан новый, экологически чистый, процесс производства углеродных нано ...




  • 26 апреля 2013 06:38
    #1 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Вы еще верите в эффективность лазерного оружия? тогда мы идем к Вам.
        
    26 апреля 2013 09:47
    #2 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3877
    Цитата: volod
    верите в эффективность лазерного оружия?

    Ага, еще и оружия не сделали, а защита от него уже существует. Будет-ли большой смысл в дальнейших разработках такого оружия?


    --------------------
        
    26 апреля 2013 11:21
    #3 Написал: Андрей

    Публикаций: 0
    Комментариев: 79
    "...еще и оружия не сделали..." Вы про лазерное? О_о
    Вы уверены, что вашим источникам информации можно доверять ?
        
    27 апреля 2013 00:45
    #4 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 506
    Из самых простых соображений следует, что лазерное излучение выгоднее отражать и рассеивать, а не поглощать. В случае поглощения температура в этом месте вырастет строго пропорционально мощности луча и времени его воздействия. И при достаточной мощности лазера, рано или поздно расплавится и испариться если не само покрытие, то то, что за ним находится. Так что как боевая защита от лазерного оружия, где неизвестна ни мощность ни дальность, оно вряд ли пригодится, а вот для технических целей, где параметры луча заранее известны, вполне подойдет.
        
    28 апреля 2013 11:04
    #5 Написал: Warhamer

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Эх, а америкосы недавно свернули свою программу по военным дирижаблям, потому что поняли русские будут сбивать их лазерными указками, теперь им придется и лазеры сворачивать, какой смысл теперь от них.
        
    2 мая 2013 22:35
    #6 Написал: mattheus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Вроде были товарищи, проверявшие Виманика-Шастру и описываемое там покрытие для поглощения лазеров. Вроде у них даже все получилось и никаких нанотрубок - просто сплав свинца, меди и еще чего-то там в каких-то пропорциях?
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.