Material som används för en soldats personliga skyddsutrustning kan också vara tuffa nog för fordon, enligt en ny arméstudie.

Fynd, släpptes 10 april i tidningen Polymer , visa att polymerer fyllda med kolnanorör potentiellt kan förbättra hur obemannade fordon sprider energi.

Ett team som leds av US Army's Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory bedriver teoretisk forskning genom datormodellering.

"Vår motivation för denna forskning är att det potentiellt kan finnas en användning, som matrismaterial, för införlivande i lätta kompositer i obemannade fordonssystem, "sa Dr Yelena R. Sliozberg, en beräkningsmaterialforskare vid laboratoriet.

Forskare sa att polyuretaner är mångsidiga material som används i en mängd olika applikationer, inklusive beläggningar, skum och fasta elastomerer. Som filmlim, till exempel, de används vanligen som bindemedel mellan glasskikt och som bakre polymerlager i de transparenta glas- eller plastkompositerna, såsom synblock på sidofönster som används i de taktiska fordonen. Särskilt, högpresterande segmenterade PUU-polymerer uppvisar mångsidiga fysiska och mekaniska egenskaper.

I denna forskning, laget använde datormodellering för att undersöka materialens karaktär.

Sliozberg sa att hierarkiska kompositer är ett lovande forskningsområde för arméfordonen eftersom de är mindre mottagliga för korrosion, som leder till tidig komponentdöd.

"Till skillnad från traditionella härdkompositer är prestanda poly (uretanurea) elastomerer mycket mindre spröda och de erbjuder oöverträffad kontroll över materialarkitektur, "Sliozberg sa." Kolnanorör/polymerkompositer har önskvärda elektriska och termiska egenskaper som uppvisar beteenden som är överlägsna konventionella fibermaterial. "

Sliozberg sa att de måste ha en djupare förståelse för naturen av molekylära nivåinteraktioner i dessa material för att öka de maximala stressnivåer den kan motstå och skräddarsy energispridningsmekanismer.

Kemisk modifiering av nanofyllare är otrivligt och minskar vanligtvis deras egenskaper genom att ändra struktur och kemi. Till exempel, den unga modulen kan vara lägre, hon förklarade.

Detta teams resultat indikerar starkt effektiviteten av införlivande av inriktade kolnanorör för mikrostrukturoptimering av hierarkiska PUU -polymerer i matrisen såväl som vid gränssnittet utan någon påfyllningsytemodifiering, Sa Sliozberg.

"Det visar att närvaron av hög affinitet av poly (uretan-urea) till kolnanorör skulle leda till en ny grön syntesväg utan behov av någon ytfunktionalisering av nanorör för tillverkning av kol-nanorörförstärkta poly (uretan-urea) nanokompositer hierarkiska kompositer, " Hon sa.

Sliozbergs medförfattare till tidningen, "Dissipativ partikel dynamik simulering av mikrofas separation i polyuretan urea nanokompositer" är Jeffrey L. Gair Jr., Scinetik, Inc., och Dr. Alex J. Hsieh, från laboratoriets Institute for Soldier Nanotechnologies vid Massachusetts Institute of Technology.

Framtida arméfordon kan se en förbättring av sina konstruktionsmaterial eftersom de är mindre mottagliga för korrosion, lätt och har högre elektrisk konduktivitet än traditionella elastomerer. Materialen visar också stor potential att skydda fordon mot statisk uppbyggnad och urladdning och blixtnedslag.

"Vissa militära fordon som arméhelikoptrar måste tåla intensiv vibration och trötthet och de ledande karaktären hos dessa material kan leda till en oöverträffad multifunktionalitet med potential i realtid strukturell hälsoövervakning genom inbäddad belastningsavkänning och skadaövervakning som kan leda till säkert och noggrant bedöma återstående livslängd i fordonskomponenter, Sa Sliozberg.

Samarbetspartners vid Drexel University fortsätter forskningen genom att undersöka de potentiella användningarna av PUU-polymerer med kolnanorör som filamentmaterial för 3D-tryck. Laboratoriet genomför för närvarande inte dessa studier på några fordon. Forskare planerar att samarbeta med andra armélag för testning inom en snar framtid.