Как увеличить прочность синтетических волокон, основываясь на биомимикрии


ЗАКАЗАТЬ ТЕСТОВЫЙ ПОИСК
Характеристики
Категория:
Полимеры и композиты
Описание проекта

Поиск волокон повышенной прочности для различных применений всегда был актуальной задачей.

Одним из примеров таких волокон является пара-арамидное волокно кевлар, которое широко используется при создании пуленепробиваемой одежды и обладает очень высокой ударной вязкостью. Другой пример – паучий шелк, который представляет собой полукристаллический биополимер с превосходными механическими свойствами.

Loxosceles – род аранеоморфных пауков-отшельников, которые производят шелк весьма интересным образом, вместо нити, имеющей цилиндрическую поверхность, как у большинства других видов, эти пауки производят плоскую нить толщиной всего лишь 40-80 нм. Эти плоские нити такие же упругие и растяжимые, как шелк шелкопряда, а по своей толщине они могут соответствовать сложным поверхностям для увеличения адгезии.

Таким образом, было обнаружено, что паук-отшельник производит биологический метаматериал: его шелковые лентоподобные нити вплетены в последовательные микро-петли путем сложного перемещения прядильного органа паука. Такая замкнутая архитектура повышает способность нити поглощать энергию, что позволяет использовать данную технологию в рамках биомимикрии для получения новых синтетических метаматериалов.

Аналогичная система была недавно предложена профессором Пугно, который описал волоконную систему, которая позволяет значительно повысить прочность волокон путем введения одного или нескольких соединительных узлов в волокно. В тот момент, когда волокно находится под напряжением, узел скольжения затягивается и рассеивает энергию за счет трения, когда волокнистый материал проходит через узел.

WM.jpg

Исследователями американского университета College of William and Mary в патенте US2018155857 была предложена новая волокнистая композиция, имеющая повышенную ударную вязкость, и способ ее получения.

Суть изобретения
Волокнистая композиция, в состав которой входит:

А) непрерывная нить длиной не менее 5 метров и
В) по меньшей мере, 3 фиксированные петли по длине упомянутого выше волокна;

отличающаяся тем, что непрерывную нить изготавливают из волокнистого материала; упомянутые петли имеют диаметр, по меньшей мере, 1 мм; в котором упомянутые петли присоединяются шовным материалом, который отличается по химическому составу от волокнистого материала.

Получаемый результат

Усиление волокна происходит за счет склеивания петель, которые направлены на рассеивание кинетической энергии. Например, из волокон по настоящему изобретению можно получить сеть, которая могла бы стать идеальной для остановки снарядов со значительной кинетической энергией до тех пор, пока допустимы большие деформации. Другим вариантом применения настоящих волокон является изготовление из них парашютов, в которых желательно экстремальное рассеивание энергии без добавления значительной массы.

pdf.png Полный текст патента можно скачать здесь

Хотите знать больше? Закажите бесплатный тестовый патентный поиск по интересующей вас теме.

В ответ на запрос вы получите:

  • Количество патентов в мире за 10 лет
  • Динамика патентования по годам и странам
  • Перечень технических задач, решаемых в патентах
  • Примеры компании и их новейших разработок

Скачать пример отчета вы можете здесь
Заказать патентные исследования можно здесь
Получить патент на свое изобретение здесь