Kuloodporne T-shirty z nanowłókien

Węglik boru (B₄C) - trzeci najtwardszy materiał na Ziemi - został wbudowany w zwykłą bawełnę, używaną np. do produkcji T-shirt'ów, znacznie zwiększając jej wytrzymałość. Nowy materiał w przyszłości posłuży do produkcji kuloodpornej odzieży - podaje "Advanced Materials".

Produkowane dziś kamizelki kuloodporne choć są bardzo wytrzymałe i niejednej osobie ocaliły życie, ze względu na grubość i sztywność dość mocno utrudniają swobodne poruszanie się w terenie. Z tego powodu prowadzone są badania nad nowymi materiałami z wykorzystaniem osiągnięć nanotechnologii.
Krokiem w stronę kuloodpornej odzieży XXI wieku jest nowo opracowany nanokompozyt, w skład którego wchodzi węglik boru (jeden z najtrwalszych materiałów znanych ludzkości) - wytwarzany bezpośrednio na włóknach bawełny, z której produkowana jest odzież.

Naukowcy z międzynarodowej grupy badawczej, której prace koordynował profesor Xiaodong Li z University of South Carolina (USA) opracowali nowatorski sposób wytwarzania niezwykle wytrzymałych tekstyliów poprzez bezpośrednią syntezę nanowłókien węglika boru na kawałku bawełny.

Procedura jest dość prosta. Czystą, 100-procentową bawełnę nasyca się mieszaniną sproszkowanego boru oraz niklowego katalizatora, który umożliwia przeprowadzenie reakcji syntezy nanowłókien węglika boru. Tak przygotowany skrawek bawełny umieszcza się w piecu, w którym utrzymywana jest temperatura 1100 stopni Celsjusza. Po 4 godzinach wygrzewania w piecu, gdzie zamiast powietrza wprowadzany jest ograniczający spalanie argon, bawełniana tkanina zmienia kolor ze śnieżno białego na czarny, stając się jednocześnie najbardziej wytrzymałą bawełną świata.

Według naukowców, użyta bawełna spełnia kilka funkcji. Po pierwsze, stanowi swego rodzaju rusztowanie, na którym oprzeć się mogą wytwarzane (i dość kruche) nanowłókna węglika boru. Dodatkowo, bawełna pełni funkcję magazynu węgla, pierwiastka który niezbędny jest do katalitycznego przekształcenia boru w węglik boru. Wynika to z faktu, że podczas wygrzewania włókna bawełniane przekształcają się we włókna węglowe.

Na obecnym etapie badań, wytworzona nanokompozytowa bawełna np. w formie koszulki, nie nadawałaby się do użycia jako skuteczny kuloodporny materiał. Jednak parametry fizykochemiczne impregnowanego węglikiem boru T-shirt'a, są zbliżone do podobnych tkanin wyprodukowanych z kevlarowych włókien. Koszty produkcji super mocnych koszulek według nowo opracowanej metody są radykalnie niższe.

Naukowcy wciąż prowadzą bardzo intensywne badania, których celem jest lekka, super wytrzymała, w tym również kuloodporna i tania w produkcji odzież. KLG

PAP - Nauka w Polsce