Ronde, glad en iriserend, parels behoren tot 's werelds meest exquise juwelen; nu, deze edelstenen inspireren een onderzoeksproject van het Amerikaanse leger om militaire bepantsering te verbeteren.

Door de buitenste laag van parels na te bootsen (parelmoer, of zoals het beter bekend is, parelmoer), onderzoekers van de Universiteit van Buffalo, gefinancierd door het Army Research Office (ARO), creëerde een lichtgewicht plastic dat 14 keer sterker en acht keer lichter (minder dicht) is dan staal en ideaal voor het absorberen van de impact van kogels en andere projectielen.

ARO is een onderdeel van het Army Research Laboratory van het Amerikaanse leger Combat Capabilities Development Command.

De onderzoeksresultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift ACS toegepaste polymeermaterialen , en de eerdere publicatie ervan in J. Fys. Chem. Let.

"Het materiaal is stijf, sterk en taai, " zei Dr. Shenqiang Ren, hoogleraar bij de afdeling Werktuigbouwkunde en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek, een lid van het RENEW Institute van de Universiteit van Buffalo, en de hoofdauteur van de krant. "Het kan van toepassing zijn op vesten, helmen en andere soorten kogelvrije vesten, evenals beschermende bepantsering voor schepen, helikopters en andere voertuigen."

Het grootste deel van het materiaal is een opgevoerde versie van polyethyleen (de meest voorkomende plastic) genaamd polyethyleen met ultrahoog moleculair gewicht. of UHMWPE, die wordt gebruikt om producten zoals kunstmatige heupen en plectrums te maken.

Bij het ontwerpen van de UHMWPE, de onderzoekers bestudeerden parelmoer, die weekdieren creëren door een vorm van calciumcarbonaat te rangschikken in een structuur die lijkt op in elkaar grijpende stenen. Als parelmoer, de onderzoekers ontwierpen het materiaal met een extreem taaie buitenschaal met een meer flexibele binnenrug die in staat is om projectielen te vervormen en te absorberen.

"Professor Ren's werk bij het ontwerpen van UHMWPE om de slagvastheid drastisch te verbeteren, kan leiden tot nieuwe generaties lichtgewicht bepantsering die zowel bescherming als mobiliteit bieden aan soldaten, " zei dr. Evan Runnerstrom, programma manager, materiaal ontwerp, ARO. "In tegenstelling tot stalen of keramische bepantsering, UHMWPE kan ook gemakkelijker te gieten of te vormen zijn in complexe vormen, biedt veelzijdige bescherming voor soldaten, voertuigen, en andere legeractiva."

Dit is wat bekend staat als zacht pantser, waarin zachte maar strak geweven materialen een in wezen een zeer sterk net creëren dat kogels kan stoppen. KEVLAR is een bekend voorbeeld.

Het materiaal dat het onderzoeksteam ontwikkelde, heeft ook een hoge thermische geleidbaarheid. Dit vermogen om warmte snel af te voeren, helpt het verder om de energie van kogels en andere projectielen te absorberen.

Het team experimenteerde verder met de UHMWPE door nanodeeltjes van silica toe te voegen, ontdekken dat kleine stukjes van de chemische stof de eigenschappen van het materiaal kunnen verbeteren en mogelijk een sterker pantser kunnen creëren.

"Dit werk toont aan dat de juiste benaderingen voor materiaalontwerp het potentieel hebben om grote gevolgen te hebben voor legertechnologieën, ' zei Runnerström.