I nanotubi di carbonio aumentano la forza della pugnalata

Nov 16, 2023

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I tessuti che resistono ai tagli dei coltelli possono aiutare a prevenire lesioni e salvare vite umane. Ma un coltello sufficientemente affilato o un colpo molto potente possono attraversare alcuni di questi materiali. Ora, i ricercatori riportano in ACS Applied Nano Materials che i nanotubi di carbonio e il poliacrilato rafforzano l’aramide convenzionale per produrre tessuti leggeri e morbidi che forniscono una migliore protezione. Le applicazioni includono indumenti anti-pugnalata, caschi e solette, nonché imballaggi resistenti al taglio.

L'armatura morbida è generalmente realizzata in aramide, polietilene ad altissimo peso molecolare o tessuti di carbonio e vetro. La loro resistenza alla perforazione dipende, in parte, dall'attrito tra le fibre del filato all'interno di questi materiali. Fino a un certo punto, un maggiore attrito significa una maggiore protezione. I produttori possono aumentare l’attrito irruvidindo le superfici delle fibre, ma ciò richiede un processo complicato e la resa del prodotto è bassa. In alternativa, la forza di legame tra i filati può essere migliorata aggiungendo un altro componente, come un fluido addensante puro (STF) o un rivestimento in poliuretano (PU). Ma questi tessuti compositi non possono soddisfare contemporaneamente i requisiti di sottigliezza, flessibilità e leggerezza. Ting-Ting Li, Xing-xiang Zhang e colleghi volevano trovare un altro modo per migliorare le prestazioni soddisfacendo questi criteri.

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I ricercatori hanno testato un'emulsione di poliacrilato (PAE), STF e PU come rivestimenti su tessuto aramidico. Nei test simulati di accoltellamento, il tessuto aramidico rivestito con PAE ha sovraperformato il materiale non rivestito utilizzato da solo o in combinazione con STF o PU. È noto che i nanotubi di carbonio rendono i compositi più resistenti e la loro aggiunta all'aramide/PAE migliora ulteriormente la resistenza agli urti. Il team dice che ciò è dovuto al fatto che i nanotubi hanno creato ponti tra le fibre, aumentando così l'attrito. I nanotubi formavano anche una sottile rete protettiva che disperdeva lo stress lontano dal punto di impatto e aiutava a prevenire la disintegrazione delle fibre. Secondo i ricercatori, il nuovo tessuto composito leggero, flessibile e resistente alla perforazione potrebbe essere utile in applicazioni militari e civili.

Riferimento: Cai W hua, Li T ting, Zhang X xiang. Tessuti aramidici rinforzati con nanotubi di carbonio a parete multipla in poliacrilato e carbossilico come compositi flessibili resistenti alla perforazione per applicazioni anti-pugnalata. ACS Appl Nano Mater. 2023;6(7):6334-6344. doi:10.1021/acsanm.3c00738

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