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中美瑞三国研制出碳化硼“T恤装甲”

2010-03-19 07:24   来源:环球时报    打印本页 关闭

    

这种新型防弹材料在电子显微镜下的图像,通过纳米工艺成功将世界上最硬的物质--碳化硼依附在普通棉制T恤上。

碳化硼已经广泛用于制造硬式防弹插板,这种插板可以抵御7.62×51北约标准步枪弹的近距离射击。但整块硬式插板,穿戴起来并不舒适和方便。

  中广网北京3月19日消息 英国皇家化学会网站16日刊登了一篇名为《“装甲”T恤 》的科普新闻。文章透露来自中国、美国和瑞士的科研人员最近成功将世界上最硬的物质——碳化硼,利用纳米工艺成功依附在棉制T恤上。从而制造出强度和灵活性完美的平衡产物--“装甲”T恤。

  文章称,“碳化硼” (B4C)是地球上最硬三种材料之一。现代科技已能将其应用到全棉纤维面料的T恤上,能明显地提高衣服的耐磨性。该处理过程采用一种新型的纳米工艺方法,使复合材料变得既有强度又有韧性。这一方法朝着制造有效的防弹背心新材料又迈进了一步。

  现代军队广泛使用的碳化硼陶瓷制作的防弹插片式防弹衣,但其重量和体积限制了单兵的机动性和灵活性。因此纳米复合材料的出现,能使碳化硼用来加强另一种物质,这样就带来了强度和灵活性完美的平衡产物--“装甲”T恤。

  文章透露,中国、瑞士和美国的研究人员的合作取得了突破性进展,他们发现具备耐磨性和透气性的棉布纤维有望成为完成这一任务的理想材料。

  来自美国南卡罗来纳大学的小组负责人李晓东(Xiaodong Li音译)说:“我们能够使用棉制T恤作为模板碳源来大量制造具有高强度碳化硼”。通过使用棉花作为模板,工作小组克服了一个先前遇到的纳米材料结块的问题。

  在研究中,研究人员把100%纯棉T恤切割成四方形,浸泡在一个装有硼粉和镍基催化剂的溶液中,然后在吹着氩气流的条件下(阻止材料燃烧),加热4小时左右,温度达到1100 摄氏度。棉纤维有许多小洞,可用于捕获粉末。就是在这个过程中,棉纤维转变成碳纤维,同时与与硼粉反应,生成碳化硼。

  用扫描式电子显微镜得出的SEM照片显示,在T恤衫纤维中结合了纳米线阵列,图表展示了交叉碳化硼涂层与碳微纤维交叉部分。

  当反应完成后,T恤衫从白色变成黑色,但重量却变得很轻,并具有了韧性。不过,尽管其物质属性发生了巨大的变化,但是这种“装甲棉”还没有做好取代例如芳纶这种传统防弹材料的准备。

  美国密歇根大学复合材料专家尼古拉(Nicholas Kotov)表示,虽然这些材料不太可能将取代芳纶,因为其强度上无法与芳纶这类高强度的材料相比,但这种先进的纳米材料纺织品的“改性技术”却是一个有趣的发展。

  美国赖斯大学的材料科学家鲍里斯-雅克布森(Boris Yakobson)对此表示赞同,他认为使用棉布作为自然模板,既防止由于含硼纳米材料的聚集,又能作为碳源发挥作用,这是非常聪明的做法。虽然最终复合材料的性能不会很高,但这种方式看起来却很有潜力。(落晖/史博)

责编:李寒中国广播网