Los científicos de la Universidad de Rice dispararon microbalas a velocidades supersónicas en experimentos que muestran que el grafeno es 10 veces mejor que el acero para absorber la energía de un proyectil penetrante. Crédito:Jae-Hwang Lee
(Phys.org) —Un equipo de investigadores que trabaja en la Universidad de Rice en los EE. UU. Ha demostrado que el grafeno es más capaz de resistir el impacto de una bala que el acero o el kevlar. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el equipo describe cómo establecieron un campo de tiro en miniatura en su laboratorio y lo usaron para probar la resistencia de las láminas de grafeno.
Los científicos saben que las láminas de grafeno son resistentes, debido a su densa estructura de pensamiento de un átomo. Hasta ahora, sin embargo, nadie ha probado el material para usarlo como armadura, para protegerse contra el impacto de una bala a gran velocidad. En este nuevo esfuerzo, los investigadores hicieron precisamente eso, aunque a una escala mucho menor.
Los científicos aún tienen que encontrar una forma de producir en masa láminas de grafeno en tamaños grandes, por lo tanto, para este experimento, los investigadores limitaron sus esfuerzos a una escala muy pequeña. Su rango de disparo consistía en usar un láser para vaporizar filamentos de oro para que sirvieran como pólvora. La explosión empujó balas de vidrio del tamaño de una micra hacia los objetivos de grafeno, de 10 a 100 hojas colocadas juntas para formar una alfombra, a velocidades de hasta 6, 700 mph (aproximadamente un tercio de la velocidad de una bala real disparada con una ametralladora M16). Se utilizó microscopía electrónica para medir qué tan bien absorbieron el impacto las láminas de grafeno.
Los investigadores encontraron que las sábanas podían disipar la energía de la bala al estirarse hacia atrás, algo así como cuando alguien salta en un trampolín. Diminutas grietas también se formaron radialmente, consumiendo más energía. Al analizar los resultados, los investigadores encontraron que el grafeno era capaz de funcionar dos veces mejor que el kevlar, el material que se utiliza actualmente en los chalecos antibalas, y hasta diez veces más que el acero. Dicho de otra manera, el grafeno fue capaz de absorber aproximadamente 0,92 MJ / kg de energía de proyectil, mientras que el acero puede absorber típicamente 0.08MJ / kg cuando ambos se prueban a velocidades similares.
La capacidad del grafeno para disipar energía, el equipo explica, se debe a un alto grado de rigidez combinado con una baja densidad, lo que significa que la energía puede moverse a través de él muy rápidamente, permitiendo la disipación de energía de algo que viaja tan rápido como una bala.
Los esfuerzos de los investigadores muestran que el grafeno podría significar un mejor chaleco antibalas, si se pudiera encontrar una manera de producirlo en cantidad suficiente ya un precio suficientemente bajo.
Una microbala que viaja a velocidad supersónica es capturada en esta composición de tres imágenes cronometradas mientras se abre camino hacia una hoja suspendida de grafeno multicapa. Los experimentos llevados a cabo en la Universidad de Rice muestran que el grafeno es 10 veces mejor que el acero para absorber la energía de un proyectil penetrante. La burbuja de la izquierda es una película de polímero que se expande desde el sustrato de oro que transfiere energía de un láser a la microbala. Crédito:Thomas Research Group / Rice University
El científico de materiales Edwin "Ned" Thomas, izquierda, decano de la Escuela de Ingeniería George R. Brown de la Universidad de Rice, y Jae-Hwang Lee, ex investigador postdoctoral en su laboratorio y ahora profesor asistente en la Universidad de Massachusetts, Amherst, descubrió que el grafeno es más fuerte que el acero en pruebas con microbalas. Los investigadores sostienen un polímero que encierra balas, el foco de un experimento anterior. Crédito:Tommy LaVergne / Rice University
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