Stapel grafeen (dun grafiet) kan kogels beter stoppen dan staal of kevlar | Grafeen (graphene)
Stapel grafeen (dun grafiet) kan kogels beter stoppen dan staal of kevlar

Wetenschappers in de Verenigde Staten wisten erin te slagen om een (mini) miniatuur schietstand te construeren waarmee ze konden aantonen dat meerlaags grafeen – gestapeld van 10 tot 100 nanometer – een uitstekend schokabsorberend materiaal is – beter dan staal en kevlar – en uiterst geschikt kan zijn om kogelvrije vesten in kwaliteit te verbeteren.

‘Grafeen werd nog nooit eerder onderworpen aan de extreme condities van hoge snelheid ballistiek, de ware sterktetest voor gepantserde materialen’, vertelde Jae-Hwang Lee van de Universiteit van Massachusetts. Hij vervolgde dat zijn groep de eerste was om het wondermateriaal te testen bij impact aan dergelijke snelheden.

Op deze schaal kan men geen conventionele technieken gebruiken zoals buskruit, legde hij uit. Er werd daarom een laser gebruikt – die dient om een gouden film te verdampen ter vervanging van het buskruit – om een silica kogel op microschaal (kleine glaskorrels) in het doel uit dun grafiet te versnellen.

De minuscule glaskogels werden voortgestuwd tot in het meerlaags grafeen met supersonische snelheden die hoger lagen dan 3000 kilometer per uur. Het team berekende het energieverschil van de kogel voor en na om de geabsorbeerde energie te bepalen.

Het testrapport toonde aan dat het dun grafiet tot 0.92 megajoules per kilogram aan ballistische energie kon absorberen, met scheurvorming rond de impact zone.

Ned Thomas, een materiaalwetenschapper aan het Rice legt uit dat ze na de impact naar ‘binnen’ konden gaan en de doorsnede van de structuur bekijken en zien hoe diep de kogel ging, en wat er precies met deze mooie parallelle lagen gebeurde.”

Het team ondervond dat de vellen kinetische energie doen verdwijnen door zich in een kegelvorm te rekken vanaf het trefpunt van de kogel, en dan radiaal naar buiten te barsten.

De scheuren zijn een zwakte van enkellaag grafeen, zegt Lee, maar toch presteert het twee keer zo goed als kevlar.
Ter vergelijking: de richtwaarden van absorptie van staal op dezelfde snelheid stoten op 0.08MJ.

Het gebruik van meerdere lagen grafeen of het integreren in een composietstructuur zou scheuren beter kunnen weerhouden.

Het nanomateriaal, in gebruik als schokdemper, kan niet enkel dienen in applicaties zoals politie vesten en gepantserde militaire sets maar ook als schildbekleding voor turbinebladen van straalmotoren en ruimte satellieten.

Bron: rsc.org

2 Reacties
  1. Interessant artikel. Slechts 1 bemerking. Het is een kogelWERENDE vest, niet kogelvrij. Mijn balpen is ook kogelvrij alsook het klavier waarop ik dit bericht typ.

    • Er zit een kogeltje in je balpen! The more you know! (Dat is de ”bal” van balpen!) Zoek maar eens op hoe een balpen werkt.


3D print schaalmodel structuur grafeen