ساخت جلیقه‌های ضدگلوله به کمک نانولوله‌کربنی

به‌تازگی گروهی از محققان در استرالیا به تحقیق روی ظرفیت جذب انرژی نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره تحت تأثیر برخورد با گلوله، پرداخته‌اند. نتایج نشان می‌دهد که می‌توان از نانولوله‌های کربنی به عنوان فاز تقویت‌کننده در مواد استفاده کرد تا مقاومت آنها در برابر نفوذ گلوله بالا رود.
پروفسور لیانگچی زانگ از دانشگاه سیدنی در این‌باره می‌گوید: مناسب‌ترین مواد محافظ برای ساخت جلیقه‌های ضدگلوله، سپرها و پوشش‌های ضدانفجار، موادی هستند که توان بالایی در جذب انرژی داشته، گلوله و یا هر جسم نفوذکننده دیگری را برگردانند و یا منحرف کنند. در واقع هدف ما کاهش اثراتِ ضربه بر روی کسی است که گلوله به جلیقه‌اش برخورد می‌کند. به همین دلیل، ما سعی کردیم تا رفتار نانولوله‌های کربنی هنگام برخورد گلوله به آن را بررسی نماییم.
مطالعات این محقق در زمینه برخورد گلوله به نانولوله‌های کربنی با شعاع‌های مختلف نشان داد که در نانولوله‌‌ای که یک انتهای آن ثابت و سر دیگر آن آزاد بود، افزایش ارتفاع نسبی نقطه برخورد گلوله، حد تحمل نانولوله را نسبت به سرعت گلوله افزایش ولی بازده جذب انرژی را کاهش داده است. در یک ارتفاع نسبی مشخص، این مقادیر مستقل از شعاع نانولوله بودند. در نانولوله‌ای که هر دو سر آن ثابت بود، زمانی که گلوله به ارتفاع نسبی ۵/۰ برخورد کرد، بازده جذب انرژی به کمترین مقدار خود رسید.
زانگ اظهار داشت: ما رابطه بین پارامترهای شعاع نانولوله، ارتفاع نسبی نقطه برخورد گلوله، سرعت گلوله و میزان جذب انرژی توسط نانولوله برای گلوله‌ای با شکل و اندازه مشخص، را بررسی کردیم. قطعه‌ای از الماس که دارای ۱۹۰۳ اتم بود و سرعتی بین صد الی۱۵۰۰ متر بر ثانیه داشت، به عنوان گلوله استفاده شد.
اندازه گلوله چنان انتخاب شد که پهنای آن از پهنای بزرگ‌ترین نانولوله پس از برخورد و مسطح شدن نانولوله، بزرگ‌تر باشد. فاصله بین محور نانولوله‌ و نقطه شلیک گلوله ۱۵ انگستروم بوده و گلوله با سرعت ثابت و به صورت افقی یعنی عمود بر محور نانولوله شلیک شد. در تحلیل رفتار نانولوله با شرایط آزمایش ذکر شده، از روش دینامیک مولکولی کلاسیک استفاده شد.
زانگ در این آزمایش متوجه شد در نانولوله‌هایی با یک سر ثابت، می‌تواند گلوله‌هایی با سرعت بین ۲۰۰ الی ۱۴۰۰ متر بر ثانیه را منحرف کند (برای مقایسه: سرعت اولیه گلوله‌های تفنگ‌های مدرن بر حسب نوع تفنگ و نوع گلوله، بین ۱۸۰ الی ۱۵۰۰ متر بر ثانیه است. در حالی که به طور معمول این مقدار کمتر از هزار متر بر ثانیه است.). با زیاد شدن ارتفاع نسبی، مقاومت نانولوله نسبت به سرعت گلوله افزایش و بازده جذب کاهش پیدا می‌کند. در نانولوله‌هایی با دو سر ثابت، زمانی که گلوله به وسط نانولوله برخورد می‌کند، انرژی جذب شده بیشینه اما بازده جذب کمینه است.

محمدرضا آقاجانی