(Phys.org) - Een team van onderzoekers van de Rice University in de VS heeft aangetoond dat grafeen beter bestand is tegen de impact van een kogel dan staal of Kevlar. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , het team beschrijft hoe ze een miniatuur schietbaan in hun laboratorium hebben opgezet en deze hebben gebruikt om de sterkte van grafeenplaten te testen.

Wetenschappers weten dat grafeenplaten taai zijn, vanwege hun dichte één-atoom denkstructuur. Tot nu, echter, niemand heeft het materiaal getest voor gebruik als harnas - om te beschermen tegen een aanstormende kogel. In deze nieuwe poging de onderzoekers deden precies dat, zij het op veel kleinere schaal.

Wetenschappers moeten nog een manier vinden om vellen grafeen in grote maten massaal te produceren, dus, voor dit experiment, de onderzoekers beperkten hun inspanningen tot een zeer kleine schaal. Hun schietbereik bestond uit het gebruik van een laser om gouden filamenten te verdampen om als buskruit te dienen. De explosie duwde glazen kogels ter grootte van een micrometer op grafeendoelen - 10 tot 100 vellen die bij elkaar waren geplaatst om een ​​mat te vormen - met snelheden tot 6, 700 mph (ongeveer een derde van de snelheid van een echte kogel afgevuurd door een M16-machinegeweer). Elektronenmicroscopie werd gebruikt om te meten hoe goed de grafeenvellen de impact absorbeerden.

De onderzoekers ontdekten dat de vellen de energie van de kogel konden afvoeren door naar achteren te strekken - een beetje zoals wanneer iemand op een trampoline springt. Er werden ook radiaal kleine scheurtjes gevormd, meer energie verbruiken. Bij het analyseren van de resultaten, de onderzoekers ontdekten dat het grafeen twee keer zo goed kon presteren als Kevlar, het materiaal dat momenteel wordt gebruikt in kogelwerende vesten, en tot tien keer zo goed als staal. In andere woorden, het grafeen kon ongeveer 0,92 MJ/kg projectielenergie absorberen, terwijl staal typisch 0,08 MJ/kg kan absorberen wanneer beide met vergelijkbare snelheden worden getest.

Het vermogen van grafeen om energie af te voeren, het team legt uit, is te wijten aan een hoge mate van stijfheid in combinatie met een lage dichtheid, wat betekent dat energie er heel snel doorheen kan gaan, waardoor energie kan worden afgevoerd van iets dat zo snel als een kogel reist.

De inspanningen van de onderzoekers tonen aan dat grafeen heel goed een beter kogelvrij vest zou kunnen betekenen, als er een manier zou kunnen worden gevonden om het in voldoende hoeveelheid en tegen een voldoende lage prijs te produceren.

© 2014 Tech Xplore