탄소 나노튜브는 찌르기 강도를 증가시킵니다.

Nov 16, 2023

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칼에 잘리지 않는 직물은 부상을 예방하고 생명을 구하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 충분히 날카로운 칼이나 매우 강력한 잽을 사용하면 이러한 물질 중 일부를 통과할 수 있습니다. 이제 연구원들은 탄소 나노튜브와 폴리아크릴레이트가 기존 아라미드를 강화하여 더 나은 보호 기능을 제공하는 가볍고 부드러운 직물을 생성한다고 ACS Applied Nano Materials에 보고했습니다. 응용 분야에는 찌르기 방지 의류, 헬멧, 안창, 절단 방지 포장 등이 포함됩니다.

연질 방탄복은 일반적으로 아라미드, 초고분자량 폴리에틸렌, 탄소 및 유리 직물로 만들어집니다. 천공 저항성은 부분적으로 이러한 소재 내 원사 섬유 사이의 마찰에 따라 달라집니다. 어느 정도까지는 마찰이 클수록 보호 성능이 향상됩니다. 제조업체는 섬유 표면을 거칠게 만들어 마찰을 높일 수 있지만, 이를 위해서는 복잡한 공정이 필요하고 제품 수율도 낮습니다. 대안적으로, 원사 사이의 결합력은 STF(Sheer Thickening Fluid) 또는 PU 코팅과 같은 다른 성분을 추가하여 향상될 수 있습니다. 그러나 이러한 복합 직물은 두께, 유연성 및 경량성에 대한 요구 사항을 동시에 충족할 수 없습니다. Ting-Ting Li, Xing-xiang Zhang 및 동료들은 이러한 기준을 충족하면서 성능을 향상시킬 수 있는 또 다른 방법을 찾고 싶었습니다.

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연구진은 아라미드 직물의 코팅으로 폴리아크릴레이트 에멀젼(PAE), STF 및 PU를 테스트했습니다. 시뮬레이션된 찌르기 테스트에서 PAE로 코팅된 아라미드 직물은 단독으로 사용되거나 STF 또는 PU와 함께 사용된 코팅되지 않은 소재보다 성능이 뛰어났습니다. 탄소 나노튜브는 복합재를 더 강하게 만드는 것으로 알려져 있으며 이를 아라미드/PAE에 추가하면 내충격성이 더욱 향상됩니다. 연구팀은 나노튜브가 섬유 사이에 다리를 만들어 마찰을 증가시키기 때문이라고 말했습니다. 나노튜브는 또한 충격 지점에서 응력을 분산시키고 섬유 분해를 방지하는 얇은 보호 네트워크를 형성했습니다. 연구진에 따르면 새로운 가볍고 유연하며 천공 방지 복합 직물은 군사 및 민간 응용 분야에 유용할 수 있다고 합니다.

참고문헌: Cai W hua, Li T ting, Zhang X xiang. 찌르기 방지 응용 분야를 위한 유연한 천공 방지 복합재로서의 폴리아크릴레이트 및 카르복실산 다중벽 탄소 나노튜브 강화 아라미드 직물. ACS Appl Nano Mater. 2023;6(7):6334-6344. doi:10.1021/acsanm.3c00738

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