Tlumící materiál z elastomerů založených na kapalných krystalech. Kredit: Will Kirk / Johns Hokpkins University.

Extrémně lehký a zároveň extrémně pevný. To je jeden z imperativů dnešní materiálové vědy. Ctí ho i badatelé americké Johns Hokpkins University, kteří vyvinuli nový tlumící materiál. Je superlehký a zároveň poskytuje ochranu jako kov. V budoucnu by se mohl stát součásti ochranných prostředků, jako jsou přilby či osobní pancíře nebo třeba vozidel a dopravních prostředků, v podobě komponent, které budou lehké, pevné a opětovně použitelné.

Klíčovou součástí nového materiálu jsou elastomery z kapalných krystalů (LCE, Liquid Crystal Elastomer). Jde o zesíťované elastické polymery v kapalné krystalické fázi, které poskytují materiálu přínosnou kombinaci pružnosti a stability. LCE materiály se obvykle používají při výrobě umělých svalů a dalších komponent pro roboty. Teď mohou obstát v dalším odvětví.

Sung Hoon Kang. Kredit: Johns Hokpkins University.

Materiál tvoří svazky LCE, které jsou vložené mezi pevné podpůrné struktury. Tyto základní jednotky se v materiálu opakují v mnoha vrstvách, které pak čelí různé míře nárazu, což vede k efektivnímu absorbování energie nárazu. Tvůrci svůj materiál prověřili v sérii experimentů, v nichž testovali, jak materiál odolává nárazům objektů o různé hmotnosti (1,8 až 6,8 kg) a při různé rychlosti (až 35,4 km/h). Materiál podle všeho odolal. Badatelé k tomu dodávají, že by měl vydržet i nárazy při vyšších rychlostech.

Nový materiál v intimním detailu. Kredit: Will Kirk / Johns Hokpkins University.

Využití nového materiálu by mělo být velmi široké. Má potenciál zlepšit bezpečnost mnoha ochranných prostředků i vozidel, letounů či dalších zařízení. Dokáže velmi účinně absorbovat energii nárazu, a přitom zůstává velice lehký.

Jak říká vedoucí výzkumného týmu Sung Hoon Kang, jejich materiál je podle výsledků schopný absorbovat extrémní množství energie. Nabízí efektivní ochranu před rozmanitými nárazy. Zároveň, díky své mimořádně nízké hmotnosti snižuje náklady na provoz vozidel a dalších zařízení, stejně jako jejich dopad na životní prostředí. Pokud jde o praktické využití, první na řadě budou přilby a helmy, jak pro vojenské tak i sportovní využití. Tým již pracuje na jejich designu a testuje je.

Literatura

New Atlas 10. 3. 2022.

Advanced Materials 6. 2. 2022.