Suelo

Dec 26, 2023

Por University of Kent 16 de diciembre de 2022

Los investigadores han creado un nuevo material de biología sintética que puede detener los impactos supersónicos. Podría tener numerosas aplicaciones prácticas, como una armadura antibalas de última generación.

Los científicos han creado y patentado un nuevo e innovador material amortiguador que podría revolucionar los sectores de defensa y ciencia planetaria. El avance fue realizado por un equipo de la Universidad de Kent, dirigido por los profesores Ben Goult y Jen Hiscock.

Llamada TSAM (Talin Shock Absorbing Materials), esta nueva familia de materiales basados ​​en proteínas representa el primer ejemplo conocido de un material SynBio (o biología sintética) capaz de absorber impactos de proyectiles supersónicos. Abre la puerta para el desarrollo de armaduras antibalas de próxima generación y materiales de captura de proyectiles para permitir el estudio de impactos a hipervelocidad en el espacio y la atmósfera superior (astrofísica).

El profesor Ben Goult explicó: "Nuestro trabajo en la proteína talina, que es el amortiguador natural de las células, ha demostrado que esta molécula contiene una serie de dominios de interruptores binarios que se abren bajo tensión y se vuelven a plegar una vez que cae la tensión. Esta respuesta a la fuerza da talina sus propiedades moleculares de absorción de impactos, protegiendo nuestras células de los efectos de grandes cambios de fuerza. Cuando polimerizamos talin en un TSAM, descubrimos que las propiedades de absorción de impactos de los monómeros de talin impartían al material propiedades increíbles".

El equipo pasó a demostrar la aplicación en el mundo real de los TSAM, sometiendo este material de hidrogel a impactos supersónicos de 1,5 km/s (3400 mph), una velocidad más rápida que la de las partículas en el espacio que impactan tanto en objetos naturales como artificiales (normalmente > 1 km). /s) y las velocidades de salida de las armas de fuego, que suelen estar entre 0,4 y 1,0 km/s (900 y 2200 mph). Además, el equipo descubrió que los TSAM no solo pueden absorber el impacto de partículas de basalto (~60 µM de diámetro) y piezas más grandes de metralla de aluminio, sino que también pueden preservar estos proyectiles después del impacto.

Los chalecos antibalas actuales tienden a consistir en una cara de cerámica respaldada por un compuesto reforzado con fibra, que es pesado y engorroso. Además, aunque esta armadura es eficaz para bloquear balas y metralla, no bloquea la energía cinética que puede provocar un traumatismo cerrado detrás de la armadura. Además, esta forma de armadura a menudo se daña irreversiblemente después del impacto, debido a la integridad estructural comprometida, lo que impide su uso posterior. Esto hace que la incorporación de TSAM en los nuevos diseños de armaduras sea una alternativa potencial a estas tecnologías tradicionales, proporcionando una armadura más liviana y duradera que también protege al usuario contra una gama más amplia de lesiones, incluidas las causadas por golpes.

Además, la capacidad de los TSAM para capturar y preservar proyectiles después del impacto los hace aplicables dentro del sector aeroespacial, donde existe la necesidad de materiales disipadores de energía para permitir la recolección efectiva de desechos espaciales, polvo espacial y micrometeoroides para su posterior uso. Estudio científico. Además, estos proyectiles capturados facilitan el diseño de equipos aeroespaciales, mejorando la seguridad de los astronautas y la longevidad de los costosos equipos aeroespaciales. Aquí, los TSAM podrían proporcionar una alternativa a los aerogeles estándar de la industria, que pueden derretirse debido a la elevación de la temperatura como resultado del impacto de un proyectil.

La profesora Jen Hiscock dijo: "Este proyecto surgió de una colaboración interdisciplinaria entre la biología fundamental, la química y la ciencia de los materiales que ha dado como resultado la producción de esta nueva y sorprendente clase de materiales. Estamos muy entusiasmados con las posibles posibilidades de traducción de los TSAM para resolver problemas reales". -problemas mundiales. Esto es algo en lo que estamos investigando activamente con el apoyo de nuevos colaboradores dentro de los sectores aeroespacial y de defensa".

Referencia: "Los materiales basados ​​en proteínas de próxima generación capturan y preservan proyectiles de impactos supersónicos" por Jack A. Doolan, Luke S. Alesbrook, Karen B. Baker, Ian R. Brown, George T. Williams, Jennifer R. Hiscock y Benjamin T Goult, 29 de noviembre de 2022, bioRxiv.DOI: 10.1101/2022.11.29.518433