Nouveau matériel

Par US Army Research Laboratory16 septembre 2019

Rondes, lisses et irisées, les perles comptent parmi les bijoux les plus raffinés au monde ; maintenant, ces joyaux inspirent un projet de recherche de l'armée américaine pour améliorer l'armure militaire.

By mimicking the outer coating of pearls (nacre, or as it's more commonly known, mother of pearl), researchers at University at BuffaloFounded in 1846, the State University of New York at Buffalo is the largest campus in the State University of New York system and New York's leading public center for graduate and professional education. It is a public research university with campuses in Buffalo and Amherst, New York, United States. It is commonly referred to as the University at Buffalo (UB) or SUNY Buffalo, and was formerly known as the University of Buffalo." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">L'Université de Buffalo, financée par l'Army Research Office (ARO), a créé un plastique léger 14 fois plus résistant et huit fois plus léger (moins dense) que l'acier et idéal pour absorber l'impact des balles et autres projectiles.

L'ARO est un élément du laboratoire de recherche de l'armée de l'US Army Combat Capabilities Development Command.

Les derniers résultats de recherche sont publiés dans la revue ACS Applied Polymer Materials, et des recherches antérieures ont été publiées dans The Journal of Physical Chemistry Letters.

"Le matériau est rigide, solide et résistant", a déclaré le Dr Shenqiang Ren, professeur au Département de génie mécanique et aérospatial, membre de l'Institut RENEW de l'Université de Buffalo et auteur principal de l'article. "Cela pourrait être applicable aux gilets, casques et autres types de gilets pare-balles, ainsi qu'aux armures de protection pour navires, hélicoptères et autres véhicules."

La majeure partie du matériau est une version gonflée du polyéthylène (le plastique le plus courant) appelé polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé, ou UHMWPE, qui est utilisé pour fabriquer des produits comme des hanches artificielles et des médiators de guitare.

Un nouveau plastique léger 14 fois plus résistant et huit fois plus léger (moins dense) que l'acier pourrait conduire à une armure militaire de nouvelle génération. Crédit : Université de Buffalo

Lors de la conception de l'UHMWPE, les chercheurs ont étudié la nacre, que les mollusques créent en agençant une forme de carbonate de calcium dans une structure qui ressemble à des briques imbriquées. Comme la nacre, les chercheurs ont conçu le matériau pour qu'il ait une coque extérieure extrêmement résistante avec un support intérieur plus flexible, capable de se déformer et d'absorber les projectiles.

"Le travail du professeur Ren sur la conception de l'UHMWPE pour améliorer considérablement la résistance aux chocs peut conduire à de nouvelles générations d'armures légères qui offrent à la fois protection et mobilité aux soldats", a déclaré le Dr Evan Runnerstrom, responsable du programme, conception des matériaux, ARO. "Contrairement aux armures en acier ou en céramique, l'UHMWPE pourrait également être plus facile à mouler ou à mouler dans des formes complexes, offrant une protection polyvalente aux soldats, aux véhicules et aux autres actifs de l'armée."

"Le matériau est rigide, solide et résistant. Il pourrait être applicable aux gilets, casques et autres types de gilets pare-balles, ainsi qu'aux armures de protection pour navires, hélicoptères et autres véhicules." — Dr Shenqiang Ren

C'est ce qu'on appelle une armure souple, dans laquelle des matériaux souples mais étroitement tissés créent ce qui est essentiellement un filet très solide capable d'arrêter les balles. KEVLAR est un exemple bien connu.

Le matériau développé par l'équipe de recherche a également une conductivité thermique élevée. Cette capacité à dissiper rapidement la chaleur l'aide davantage à absorber l'énergie des balles et autres projectiles.

L'équipe a ensuite expérimenté l'UHMWPE en ajoutant des nanoparticules de silice, découvrant que de minuscules morceaux du produit chimique pouvaient améliorer les propriétés du matériau et potentiellement créer une armure plus solide.

"Ce travail démontre que les bonnes approches de conception des matériaux ont le potentiel d'avoir un impact important sur les technologies de l'armée", a déclaré Runnerstrom.

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