Nový pancéřový materiál na bázi bílkovin dokáže odolat nadzvukovým nárazům

Výzkumníci z univerzity v Kentu vyvinuli skupinu syntetických materiálů na bázi bílkovin, které jsou schopné odolat nadzvukovým nárazům. Jak univerzita uvádí na svém webu, tyto materiály jednou najdou využití ve vojenských a vesmírných aplikacích.

Stejně jako jiný zajímavý pokrok v oblasti materiálové vědy, kterému jsme se věnovali v roce 2016, využívá výtvor týmu jako výchozí bod jedinečné vlastnosti bílkovin. Tam, kde předchozí příklad využíval protichůdných kompresních schopností bílkovin, se tým z Kentské univerzity zavrtal do přirozených schopností bílkoviny zvané talin pohlcovat nárazy a využil je k vytvoření rodiny hydrogelových materiálů nazvaných TSAM (Talin Shock Absorbing Materials).

„Naše práce na proteinu talinu, který je přirozeným tlumičem nárazů v buňkách, ukázala, že tato molekula obsahuje řadu binárních spínacích domén, které se při napětí otevírají a po poklesu napětí se opět skládají,“ vysvětlil autor studie profesor Ben Goult. „Tato reakce na sílu dává talinu jeho molekulární tlumicí vlastnosti, které chrání naše buňky před účinky velkých silových změn. Když jsme polymerizovali talin do podoby TSAM, zjistili jsme, že vlastnosti talinových monomerů absorbovat nárazy propůjčují materiálu neuvěřitelné vlastnosti.“

Při testování se ukázalo, že nový materiál týmu je schopen absorbovat nárazy střel letících rychlostí 1,5 km za sekundu, tedy hluboko v oblasti nadzvukových rychlostí, které začínají na Mach 1 – přibližně 343 m za sekundu. Tým uvádí, že je to mnohem rychleji než projektily, které byste očekávali od střelné zbraně, jež se pohybují rychlostí 0,4 až 1 km za sekundu, a rychleji než většina částic svištících vesmírem, které obvykle přesahují rychlost 1 km za sekundu.

Schopnost tlumit nárazy byla prokázána proti různým projektilům, od drobných čedičových částic měřených v mikrometrech až po větší kusy hliníkových střepin. Užitečným bodem rozdílu oproti tradičním neprůstřelným materiálům je podle týmu to, že TSAM tyto projektily po nárazu zachovávají. Díky tomu by mohly být vhodné pro účely zachycování kosmických úlomků pro studium a vývoj skafandrů a dalších ochranných prostředků v leteckém a kosmickém sektoru.

Výzkumníci rovněž tvrdí, že tyto materiály mají potenciál absorbovat kinetickou energii střel a střepin lépe než současné pancéřové materiály z keramiky a kompozitů vyztužených vlákny. Integrace těchto materiálů do příští generace pancířů by tak mohla zajistit jejich nižší hmotnost, delší životnost a lepší ochranu proti tupým zraněním.

„Jsme velmi nadšeni potenciálními možnostmi využití TSAM při řešení problémů reálného světa,“ uvedl profesor Jen Hiscock. „To je něco, co aktivně zkoumáme s podporou nových spolupracovníků z obranného a leteckého sektoru.“

Zdroj: kent.ac.uk, redakce