Российские учёные создали сверхпрочный и прозрачный для радиоволн материал на основе полиэтилена и углеродных нанотрубок. Он защитит радиолокаторы от непогоды, ударов и даже от пуль.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Technical Physics.
Молекула полиэтилена представляет собой длинную цепь из одинаковых звеньев. Каждое звено состоит из двух атомов углерода и четырёх атомов водорода (C2H4).
Когда в молекуле-цепочке 1500–2000 таких звеньев, получается знакомый каждому гибкий материал для пакетов и плёнок. А вот если увеличить её длину в десятки раз, получится жёсткое и необычайно прочное вещество: полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы. Он выдерживает не только механические нагрузки, но и экстремально низкие температуры, повышенную влажность и даже воздействие кислоты. Из такого "продвинутого" полиэтилена делают разделочные доски, бронежилеты, медицинские имплантаты и другие полезные вещи.
Физики из Красноярска и Новосибирска решили добавить этому материалу новое свойство: прозрачность для радиоволн определённой длины. Такой модифицированный полиэтилен можно использовать для защиты антенн от превратностей внешнего мира, будь то банальный дождь или вражеская пуля.
"Самое главное, что он будет пропускать электромагнитные волны необходимой частоты, а другие, наоборот, гасить. Это очень важно для радиолокационного оборудования", – рассказывает первый автор статьи Илья Маркевич из Института химии и химической технологии Красноярского научного центра СО РАН.
Чтобы придать веществу такие свойства, учёные добавили к нему немного (всего 1% по массе) многослойных углеродных нанотрубок. Но для нужного эффекта требовалось равномерно распределить эти наночастицы по толще материала.
Для этого химики применили хитроумный метод. Сначала они смешали оба компонента (полиэтилен и нанотрубки) с растворителем. Затем воздействовали на получившуюся субстанцию ультразвуком, чтобы перемешать её для равномерного распределения компонентов. Наконец, экспериментаторы удалили растворитель и спрессовали материал.
Полученный композит действительно оказался прозрачным для радиоволн нужного диапазона. Но помимо этого он приобрёл дополнительный бонус. Оказалось, что обработка ультразвуком повышает и без того высокую износостойкость сверхвысокомолекулярного полиэтилена на 40%. Причём этот эффект (но не радиопрозрачность) сохраняется, даже если не добавлять в материал нанотрубки.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о пластмассе из углеродных нанотрубок. Писали мы и о материале, который спасёт мир от гор пластиковых отходов.
