カーボンナノチューブが刺し傷の強度を高める

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ナイフによる切り傷に強い生地は、怪我を防ぎ、命を救うのに役立ちます。 しかし、十分に鋭いナイフや非常に強力な突撃であれば、これらの材料の一部を突き破ることができます。 今回、研究者らはACS Applied Nano Materialsで、カーボンナノチューブとポリアクリレートが従来のアラミドを強化し、より優れた保護を提供する軽量で柔らかい生地を生成すると報告している。 用途には、耐切創性の包装だけでなく、耐刺傷性の衣類、ヘルメット、インソールなども含まれます。

軟体防具は通常、アラミド、超高分子量ポリエチレン、またはカーボンおよびガラス生地で作られています。 耐穿刺性は、部分的には、これらの材料内の糸繊維間の摩擦に依存します。 ある点までは、摩擦が大きいほど保護も強化されます。 メーカーは繊維の表面を粗くすることで摩擦を高めることができますが、それには複雑なプロセスが必要であり、製品の歩留まりも低くなります。 あるいは、薄手の増粘流体 (STF) やポリウレタン (PU) コーティングなどの別の成分を追加することで、糸間の結合力を強化することもできます。 しかし、これらの複合生地は、薄さ、柔軟性、軽量の要件を同時に満たすことはできません。 Ting-Ting Li 氏、Xing-xiang Zhang 氏らは、これらの基準を満たしながらパフォーマンスを向上させる別の方法を見つけたいと考えていました。

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研究者らは、アラミド繊維上のコーティングとしてポリアクリル酸エマルジョン (PAE)、STF、および PU をテストしました。 模擬刺しテストでは、PAE でコーティングされたアラミド生地は、単独で使用したり、STF や PU と組み合わせて使用​​したコーティングされていない素材よりも優れた性能を示しました。 カーボンナノチューブは複合材料をより強靱にすることが知られており、アラミド/PAEにカーボンナノチューブを添加することで耐衝撃性がさらに向上しました。 研究チームは、ナノチューブが繊維間に橋を作り、それによって摩擦が増大したためだと述べている。 また、ナノチューブは薄い保護ネットワークを形成し、衝撃点から応力を分散させ、繊維の崩壊を防ぐのに役立ちました。 研究者らによると、この新しい軽量で柔軟性があり、耐穿刺性の複合繊維は軍事用途や民間用途に役立つ可能性があるという。

参考：Cai Whua、Li T ting、Zhang X xiang。 刺し傷防止用途向けの柔軟な耐穿刺性複合材料としてのポリアクリレートおよびカルボキシル多層カーボン ナノチューブ強化アラミド生地。 ACS アプリケーション ナノメーター。 2023;6(7):6334-6344。 土井:10.1021/acsanm.3c00738

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