Бронежилеты из полимеров можно сделать прочнее и долговечнее
Группа ученых из Университета Брауна (Brown University) изучила проблему, которая долго оставалась без решения. Так, в свое время для бронежилетов был предложен чрезвычайно прочный полимер PBO (полибензоксазол). На основе полибензоксазола выпускались серийные бронежилеты для армии США, но через какое-то время они были отозваны. Выяснилось, что этот материал бронежилетов подвержен непредсказуемому разрушению под воздействием влаги. Это не мешает выпускать и продавать бронежилеты из тех или иных модификаций PBO под торговой маркой Zylon, но надежность материалов все еще оставляет желать лучшего.
Проблема с надежностью PBO заключается в том, что для разложения цепочек полимеров в процессе изготовления материала используется крайне агрессивная полифосфорная кислота (PPA). Кислота работает как растворитель и как катализатор. Молекулы кислоты, оставшиеся в молекулах полимера, впоследствии дают о себе знать в процессе эксплуатации бронежилетов неожиданным разрушением материала. Если заменить PPA на что-то безвредное, то эксплуатационные качества PBO-полимеров можно резко улучшить, но чем?
Ученые из Университета Брауна в качестве катализатора для выстраивания молекулярных цепочек PBO предложили сплав из наночастиц золота (Au) и палладия (Pd). В ходе эксперимента было выявлено оптимальное соотношение одного и другого? 40 % золота и 60 % палладия? которое максимально ускоряло производство полимера. При этом растворителем выступила муравьиная кислота? экологически чистое и возобновляемое сырье. В целом новый технологический процесс вышел менее энергоемким и не таким дорогим, как с использованием полифосфорной кислоты.
После изготовления достаточных объемов полимера PBO новым способом его испытали в ходе многодневного кипячения в воде и кислоте. Материал не подвергся деградации, что дает надежду на существенное увеличение эксплуатационных качеств бронежилетов с его использованием. Статья, посвященная данному исследованию, опубликована в журнале Matter.
