Biozbroj: Nový proteinový materiál zastavuje nadzvukové projektily  
Talin je protein buněčného cytoskeletu, který se vyskytuje například v místech, kde se buňka připojuje k podkladu. Chrání ji před působením vnějších sil a tlaků. Tým z britského Kentu vytvořil z talinu nový typ hydrogelového materiálu, který nazvali TSAM (Talin Shock Absorbing Material). Dokáže absorbovat nárazy projektilů letících rychlostí Mach 4,5.

a-c experiment, d-f výsledky kontrolní gel, g-l výsledky materiál TSAM. Kredit: Doolan et al.2022
a-c experiment, d-f výsledky kontrolní gel, g-l výsledky materiál TSAM. Kredit: Doolan et al.2022
Svět je nebezpečné místo. Poptávka po ochranných materiálech všeho druhu rozhodně neklesá. Pracují na tom materiáloví vědci, kteří hledají inspiraci v přírodě. Organismy se chrání rozmanitými strukturami, tak proč to od nich neodkoukat. Podobným směrem se ubíral i výzkum britského týmu University of Kent, který vedl Benjamin Goult.

Ben Goult. Kredit: University of Kent.
Ben Goult. Kredit: University of Kent.

Vyvinuli nový typ syntetického proteinového hydrogelového materiálu, který vydrží nárazy projektilů přilétajících nadzvukovou rychlostí. Takový materiál by mohl nalézt uplatnění v ochranných prvcích pro ozbrojené síly nebo třeba v konstrukcích vesmírných technologií. Badatelé přitom navázali na dřívější výzkum proteinu jménem talin, což je mechanosenzitivní protein buněčného cytoskeletu, u něhož vědci objevili podivuhodné vlastnosti.

 

Logo. Kredit: University of Kent.
Logo. Kredit: University of Kent.
Mimo jiné vyšlo najevo, že talin je přeborníkem ve schopnosti absorbovat vnější tlaky. Goultův tým ho použil při vývoji zmíněného hydrogelu, který se podle všeho stane základem nové skupiny hydrogelových materiálů. Říká se jim TSAM (Talin Shock Absorbing Material).

 

Jak vysvětluje Goult, evoluce vybavila talin schopností chránit buňky před působením sil z vnějšího prostředí. S kolegy polymerizovali molekuly talinu do podoby materiálu TSAM, který pak důkladně prověřili v experimentech. Ukázalo se, že materiál TSAM absorbuje nárazy projektilů o rychlosti Mach 4,5. Tyto projektily byly rychlejší než většina projektilů z ručních palných zbraní, a také rychlejší než většina částic orbitálního odpadu.

 

Badatelé v experimentech využili rozmanité projektily, včetně mikrometrových částic bazaltu a větších hliníkových šrapnelů. Na základě svých výsledků upozorňují na rozdíl mezi tradičními ochrannými materiály a TSAM, který spočívá ve schopnosti nového materiálu uchovat projektil po nárazu. V takovém případě je možné zachycené projektily analyzovat.

 

Goult a jeho kolegové jsou přesvědčeni, že materiály TSAM mohou absorbovat kinetickou energii kulek, šrapnelů či orbitálního odpadu lépe než soudobé ochranné materiály, jako jsou keramické materiály či vyztužené kompozitní materiály. Pokud by se materiály TSAM staly součástí ochranných prvků, přinesly by nižší hmotnost, delší výdrž a kvalitnější ochranu.

 

Literatura

New Atlas 14. 12. 2022.

bioRxiv 2022.11.29.518433.

Datum: 16.12.2022
Tisk článku

Související články:

Biologicky inspirovaný extrémní hydrogel po zahřátí ztvrdne 1 800krát     Autor: Stanislav Mihulka (08.12.2019)
Materiál inspirovaný kroužkovou zbrojí mění pevnost podle tlaku     Autor: Stanislav Mihulka (13.08.2021)
Podivuhodný 2D polymer je lehký jako plast a pevnější než ocel     Autor: Stanislav Mihulka (07.02.2022)
Ochranná zbroj z uhlíkových nanotrubiček poráží klasický Kevlar     Autor: Stanislav Mihulka (04.03.2022)



Diskuze:

Kam sa podeje energia

Zicho Trenčiansky,2022-12-19 16:04:13

Len dodatok k článku (a čudujem sa, že miestny výpočtáry sa tým ešte nezaoberali ;)) ... kam sa podeje energia uvolnená pri dopade?
Z paperu vyplýva, že pri tlaku sa proteínu rozpadá 3D štruktúra (protein unfolding) a tento proces je endotermický.

Odpovědět

Rychlosti...

Radim K,2022-12-17 20:56:59

"Tyto projektily byly rychlejší než většina projektilů z ručních palných zbraní, a také rychlejší než většina částic orbitálního odpadu."
Trošku mám pochybnost, jestli nějaký náboj z ruční palně zbraně dosáhne rychlosti 4,5 Mach. A naopak, jak by se něco pohybujícího se touto rychlostí mohlo udržet na oběžné dráze. Jistě, tam nás zajímá kolizní rychlost, ovšem pokud by měla být pod 4,5 Mach, tak palebný úhel je pár stupňů zezadu.

R.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace