Ученые создали и запатентовали революционный амортизирующий материал, который может произвести революцию как в оборонной, так и в планетарной науке. Прорыв совершила команда из Кентского университета.
Это новое семейство материалов на основе белка, получившее название TSAM (Talin Shock Absorbing Materials), представляет собой первый известный пример материала SynBio (или синтетической биологии), способного поглощать удары сверхзвуковых снарядов. Это открывает двери для разработки пуленепробиваемой брони следующего поколения и материалов для захвата снарядов, позволяющих изучать небольшие астероиды в космосе и верхних слоях атмосферы.
Работа ученых над белком талином, который является естественным амортизатором клеток, показала, что эта молекула содержит серию бинарных доменов-переключателей, которые открываются при напряжении и снова восстанавливаются, когда напряжение падает. Эта реакция на силу придает талину его молекулярные амортизирующие свойства, защищая наши клетки от последствий больших изменений силы. Когда они полимеризовали талин в TSAM, то обнаружили, что амортизирующие свойства мономеров талина придают материалу невероятные свойства.
В ходе опытов команда продемонстрировала реальное применение TSAM, подвергнув этот гидрогелевый материал сверхзвуковым ударам со скоростью 1,5 км/с — скорость, превышающая ту, с которой частицы в космосе сталкиваются как с естественными, так и с искусственными объектами (обычно > 1 км/с) и начальная скорость огнестрельного оружия, которая обычно составляет от 0,4 до 1,0 км/с. Кроме того, команда обнаружила, что TSAM могут не только поглощать удары базальтовых частиц (~ 60 мкм в диаметре) и более крупных кусков алюминиевой шрапнели, но и сохранять эти снаряды после удара.
Текущие бронежилеты, как правило, состоят из керамического лицевого слоя, покрытого армированным волокном композитом, который является тяжелым и громоздким. Кроме того, хотя эта броня эффективно блокирует пули и осколки, она не блокирует кинетическую энергию, что может привести к тупым трамвам. Кроме того, эта форма брони часто необратимо повреждается после удара из-за нарушения структурной целостности, что препятствует дальнейшему использованию. Это делает включение TSAM в новые конструкции брони потенциальной альтернативой этим традиционным технологиям, обеспечивая более легкую и долговечную броню, которая также защищает владельца от более широкого спектра травм, в том числе вызванных ударом.
Кроме того, способность TSAM захватывать и сохранять снаряды после удара делает их применимыми в аэрокосмическом секторе, где есть потребность в рассеивающих энергию материалах, позволяющих эффективно собирать космический мусор, космическую пыль и микрометеориты для дальнейшего изучения. Кроме того, эти захваченные снаряды облегчают проектирование аэрокосмического оборудования, повышая безопасность космонавтов и продлевая срок службы дорогостоящего аэрокосмического оборудования. Здесь TSAM могут стать альтернативой стандартным аэрогелям, которые могут расплавиться из-за повышения температуры в результате удара.