Высокотехнологичные материалы: прогресс технологий обещает сделать мир безопаснее

29 апреля на военно-воздушной базе в Баграме (Афганистан) сразу после взлета разбился грузовой Boeing 747, в результате чего погибли семь членов экипажа. Похоже, что во время набора высоты какая-то тяжелая ноша этого самолета оторвалась и соскользнула в хвостовой отсек, от чего нос задерся и машина потеряла скорость. Такие аварии случались и раньше. Учитывая это очень нужными видятся более прочные материалы, способные удержать авиационный груз на месте. Японская авиакомпания Nippon Cargo Airlines, португальская TAP Portugal, а от этого лета еще и французская Air-France-KLM уже используют сетчатую ткань, гораздо более прочную чем распространенная ныне полиэфирная сетка.

Этот тканый материал из волокон сверхвысокомолекулярного полиэтилена — разновидности пластика из необычайно длинных и тяжелых углеводородных цепочек. «В таких волокнах соотношение прочности и веса примерно в 15 раз больше, чем у стали», — говорит Джо Эштон, старший менеджер по продажам британской компании AmSafe Bridport, производителя грузовых сеток. Сетки этой фирмы изготавливают из сверхвысокомолекулярного полиэтилена-волокна марки Dyneema, которое выпускает нидерландское предприятие Royal DSM, и они стоят около $400 каждая. Это примерно вчетверо дороже цены обычных полиэфирных. Но сетки из волокна Dyneema не только гораздо крепче, но и долговечны, они имеют массу 9 кг — наполовину меньше, чем в старых образцах, что позволяет экономить топливо и уменьшать выбросы двуокиси углерода.

Читайте также: Следующий шаг в борьбе с курением — белые небрендированные пачки сигарет

Это лишь один пример того, как новые материалы и техника открывают возможности для создания высокотехнологичных тканей с целым спектром новых полезных свойств. Ткачество возникло еще на заре цивилизации, но во всем мире ученые мудрят над бесчисленными рецептам новых тканей, которые будут устойчивы к взрывам, способны защищать астронавтов, бороться с бактериями и даже предотвращать разрушение домов во время землетрясения. Этим новым материалам находится и более привычное применение, как охлаждение тела в жару или сохранение чистоты и свежести одежды.

Изготовление этих тканей было бы невозможно без некоторых нетрадиционных способов производства. В японской компании Kuraray, например, додумались использовать такое свойство определенных полимеров, как кристаличность. Если сплести 100 тыс. таких волокон в шнур толщиной с карандаш, он сможет выдержать вес около 8 т, то есть четыре внедорожника.

Vectran (так называется этот материал), кроме того, имеет небольшую растяжимость. Например, его применяют в робототехнике, где он дает высокую точность движениям роботов, используют как компонент (рядом с другими материалами) в производстве тесьмы, парусов, защитных перчаток. Британская самолетостроительная компания Lindstrand Technologies недавно перешла к использованию тканей с волокном Vectran вместо привычного полиэфира, хотя они почти в десять раз дороже. «Преимущество в том, что такой материал легкий, прочный и спасает от выстрелов из мелкокалиберного оружия на расстоянии примерно 200 м», — говорит Пер Линдстренд, исполнительный директор фирмы.

То самую вещество использовано в воздушных подушках, которые смягчали посадку марсоходов НАСА. А не так давно Vectran начал защищать британские бронетранспортеры от реактивных гранат российского производства, которые пробивают 25-сантиметровую стальную броню. «Сеточная система Vectran, смонтирована на легкой металлической раме, которая крепится на БТР на расстоянии примерно 30 см от поверхности корпуса, деформирует боеголовку так, что она не может пробить броню», — рассказал Стив Лоутон с AmSafe Bridport, конструктор этой системы.

Волшебное кружево. Тканям можно предоставить новых свойств, по-особому расположив нити. Наложив последовательно несколько слоев однонаправленных нитей накрест, удается получить крепкую «многовесную» материю. Используя такое переплетение стекловолокна и пластикового волокна, итальянская компания Selcom создала «сейсмические обои» SENTEX 8300. Этим материалом укрепили одно сооружение возле Венеции, чтобы оно не развалилось во время землетрясения. Ткань не только выполняет роль «корсета»: в нее вмонтированы сенсоры, которые помогут следить за колебанием стен во время и после сейсмических толчков.

Еще один фокус с переплетениями — такое сочетание волокон, которое создает пряжу с эффектом разрыхления: растягиваясь, она становится толще, а не тоньше.

Такое необычное свойство делает текстиль фирмы Advanced Fabric Technologies (Хьюстон, США) способным выдерживать мощные взрывы. Этот продукт марки Xtegra содержит синтетические волокна, в частности Kevlar и резиноподобный пластик Hytrel (производитель — DuPont). Осколки от взрыва отражаются от ткани, которая растягивается и утолщается, поглощая их кинетическую энергию, а потом возвращается в исходное положение.

Во время испытаний, проведенных британским Министерством обороны, пять миллиметровых слоев текстиля Xtegra остановили шрапнель от реактивной гранаты, которая разорвалась на расстоянии 5 м. «Подбирая размер и форму плетения распушивального волокна, можно создать ткани с оптимальными качествами для определенных задач», — говорит Дэвид о’киф, генеральный директор Advanced Fabric Technologies. Клиенты его компании используют Xtegra для безопасности отсеков экипажа в танках, защиты от разрывов нефтепроводов и разрушительного воздействия ураганов.

Читайте также: «Умные» цифровые города

Европейский консорциум в составе девяти партнеров, среди которых итальянская авиалиния Meridiana, разрабатывает текстиль из такого волокна, которое будет способна выдержать взрыв в багажном отсеке самолета. Проект Fly-Bag (профинансирован Европейским Союзом) — это работа над созданием многослойных сумок из распушывального текстиля, которые вмещают свыше 30 единиц багажа. Во время испытаний на полигоне Бластек возле города Бакстона в Англии тестовый образец успешно пережил пять взрывов RDX (гексогена). Руководитель полигона Джим Уоррен говорит, что сумка Fly-Bag смогла бы выдержать взрыв в багажном отсеке, который разорвал фюзеляж Boeing 747 1988 года в небе над шотландским городом Локерби. Этот теракт унес жизни 270 человек. Такая сумка, кроме того, гасит возгорания после взрыва благодаря герметичному замка и воздухонепроницаемому покрытию.

Непростая нить. В начале этого года некоторые пациенты больницы имени Пирогова в Софии (Болгария) начали получать пижамы и постельное белье из нового вида хлопчатобумажной ткани. Ее волокна пропитано наночастицами оксида цинка, что наделяет материал антибактериальными свойствами. Директор токсикологического отделения этого медучреждения Анета Ґубенова говорит, что из предыдущих результатов видно: такие больные меньше страдают от инфекций, чем пациенты в контрольных группах.

Европейский Союз оказывает этому проекту финансирования объемом €8,3 млн ($11 млн) в надежде сократить 10 млн койко-дней, которые пациенты проводят в больницах Европы ежегодно из-за инфекций, подхваченных в их стенах.

Текстиль с особыми свойствами можно использовать и в быту. Антимикробные его разновидности помогают ослабить неприятный запах тела и предотвращают обесцвечивание ткани. Антимоскитную одежду изготавливают, пропитывая материю синтетическим инсектицидом перметрином или пиретроидом — препаратом, похожим на природный инсектицид хризантемы. Из водонепроницаемых тканей, которые используют в армиях Швейцарии и Германии для предотвращения перегрева, можно шить спортивную одежду, комфортную в жару. Об этом рассказал Рене Росси из швейцарского лабораторного центра материаловедения и технологий, где и был создан тот материал.

Читайте также: Препятствия для космопредпринимателей

Разрабатывают и ткани с совсем другими свойствами (например, охраняющие астронавтов от губительного излучения). «Из-за высокого уровня радиации вне низкой околоземной орбиты имеющиеся защитные материалы, которые используют в космических кораблях и скафандрах, недостаточно безопасны для экипажей, которые находятся в Космосе дольше чем 100 дней», — рассказала Шейла Тибо, физик исследовательского центра NASA в Лэнгли. Ее команда разрабатывает новые ткани на основе микроскопических кристаллических борно-азотных волокон, которые нагреваются под давлением и образуют борно-азотные нанотрубки (Банты), похожие на белую сахарную вату. «Из них можно прясть очень зрелищные нити, которые не пропускают много вредных частиц», — говорит доктор Тибо.

Но и это не предел. Следующим шагом станет внесение водорода в трубчатую структуру Бантов. Моделирование показало, что, обогащенные водородом, эти нанотрубки эффективно защищают от излучения в межпланетном пространстве. Доктор Тибо говорит, что его команда добилась больших успехов в этом направлении за последние месяцы. И когда она заявляет, что космическое будущее человечества зависит от новых тканей, — это не просто слова.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:


Оставьте Ваш комментарий

Ваше имя: (обязательно)

E-Mail: (обязательно)

Website: (не обязательно)

Введите код авторизации: (обязательно)


Текст Вашего комментария: (обязательно)

Прокомментировать