各军事强国研究石墨烯防弹衣 比凯夫拉强2倍 比钢铁强10倍

电子显微镜显示,石墨烯吸收了撞击的能量,本身变形成一个圆锥的形状,并向多个方向外扩散,在一定半径内碎裂。研究人员的领导着李杰黄(音)表示,这个碎裂的过程是单层石墨烯的弱点,但即使如此它也比凯夫拉强2倍,比钢铁强10倍。

据《解放军报》官方微博@军报记者4月29日报道,军事强国近年来纷纷用石墨烯代替凯夫拉、芳纶等材质,着手打造新型铠甲防护装具。该物质广泛应用于电池制造、医学扫描设备、光电探测等领域。实验数据显示,石墨烯可迅速分散冲击力,并能中断通过材料的外展波,承受冲击的性能远胜钢铁和凯夫拉等材质。而目前中国已经突破了石墨烯制备技术,可以在一小时内制备单层石墨烯。

据外媒《技术时报》(TechTimes)报道,研究石墨烯防弹衣的科学家表示,石墨烯制成的防弹衣拥有2倍于现有防弹衣技术(凯夫拉纤维)的防护能力。美国莱斯大学的研究人员进行了一次微观弹道测试,以一颗微小的硅粒以3000米/秒的速度射向单层石墨烯,发现这种蜂巢形结构的材料可有效分散动能,其能力比钢材强10倍。

这次实验中硅粒的初速达到了步枪的3倍,测试证明,如果在宏观层面应用石墨烯拥有非常强大的防弹能力。

各军事强国研究石墨烯防弹衣 比凯夫拉强2倍 比钢铁强10倍

迷你弹道试验的示意图

电子显微镜显示,石墨烯吸收了撞击的能量,本身变形成一个圆锥的形状,并向多个方向外扩散,在一定半径内碎裂。研究人员的领导着李杰黄(音)表示,这个碎裂的过程是单层石墨烯的弱点,但即使如此它也比凯夫拉强2倍,比钢铁强10倍。

目前石墨烯依然不能单独制成强有力的材料,但是能以多层编织到复合结构中,这样就能制止其受弹击后向外碎裂的过程。

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石墨烯管纳米结构图

被弹头击中后,能量波在石墨烯表面快速传递,速度达到在钢铁上的3倍,这表明石墨烯能迅速吸收子弹的能量。

背景资料:

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

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石墨烯结构图

石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体(monocrystalline silicon)高,而电阻率只约10-6 Ω·cm,比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子跑的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

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