Неньютонівська рідина як броня - Військовий огляд
Захист людського тіла від різної зброї є актуальним завданням упродовж багатьох століть. В античні часи воїни найчастіше використовували одні щити, у середньовіччі велике поширення набули важких обладунків, вага яких часто становила 30-50 кг. Пізніше, коли вогнепальна зброя набула широкого застосування, обладунки стрімко почали втрачати свою актуальність, проте дали путівку в життя сучасним бронежилетам, які складаються з пластин, здатних погасити енергію кулі та парирувати удар холодною зброєю. При цьому прогрес не стоїть на місці, і бронежилети постійно вдосконалюються. Вони стають все міцнішими, втрачаючи при цьому вагу і стаючи все більш комфортними для носіння.
Одним із нових рішень у галузі створення бронежилетів може стати броня на основі неньютонівської рідини. Таким чином, на зміну кевлару може прийти рідина. Роботу в цьому напрямку сьогодні ведуть польські науковці з Інституту безпеки Moratex. Вони вирішили знайти військове застосування давно відомої речовини - неньютонівської рідини, в'язкість якої при перебігу залежить від градієнта швидкості. Рідка броня від польських фахівців одержала позначення STF - Shear-Thickening Fluid. Вона здатна забезпечити захист від пробивної сили високошвидкісних засобів ураження, добре розсіюючи ударну хвилю великою площею.
Неньютонівська рідина є цікавою речовиною, яка часом може поводитися, як тверде тіло, а часом як справжнісінька рідина. Звичайна рідина може текти і розтікатися, і неньютонівська рідина це також може. З іншого боку, звичайна рідина не може бути твердою, утворювати та відскакувати, а неньютонівська рідина може. Такеречовина цікава вже сама по собі. Причиною такої поведінки неньютонівської рідини є те, що найчастіше вони створені з полімерних молекул великого розміру. «Зчеплення» між такими молекулами не дуже велике, але ці молекули в змозі досить вільно ковзати щодо один одного. Найпростішим наочним побутовим прикладом подібної рідини є суміш крохмалю з невеликим об'ємом води. Чим швидше відбуватиметься зовнішній вплив на зважені в рідині макромолекули сполучної речовини, тим вище буде в'язкість рідини.
На відміну від звичайних рідин, які можуть змінювати свою структуру залежно від коливань тиску або температури, неньютонівські рідини можуть змінювати свою в'язкість у стресових умовах. Простіше кажучи, вони можуть дуже швидко перетворюватися на міцний матеріал. Це відбувається за досить сильного удару, до якого можна віднести потрапляння в об'єкт кулі.
Сучасні кевларові бронежилети здатні добре утримувати кулю, але при цьому при попаданні в них вони прогинаються на глибину до чотирьох сантиметрів, що, звичайно ж, краще, ніж кульове поранення, але так людина може отримати серйозну травму у вигляді сильного забитого місця або перелому. У той же час, завдяки особливим властивостям неньютонівської рідини та ретельно розрахованої конструкції вставок деформація бронежилету з використанням даного матеріалу зменшується до цілком безпечного для людини одного сантиметра, усуваючи небезпечну для життя загрозу на всі 100%. Крім цього, неньютонівська рідина може при ударі розподілити енергію поступово по всій площі бронежилета.
Поки що польські вчені не поспішають розкривати точний склад своєї рідини, яка застосовується в їхньому бронежилеті, але при цьомувони запевняють, що такий бронежилет може зупинити кулю, яка летить зі швидкістю до 450 м/с. Тобто поки йдеться про пістолетні кулі. Наприклад, початкова швидкість кулі поширеного ПМ становить 315 м/с, а пістолета ТТ — 424-455 м/с. У той самий час початкова швидкість кулі щонайменше поширеного автомата АК-74М становить 900 м/с. За словами польських фахівців, використання неньютонівської рідини практично виключає ймовірність рикошету через набагато ефективніше розсіювання енергії удару. Це означає, що носій такого бронежилета відчує при потраплянні до нього кулі менший вплив. При ударі на високій швидкості уражена ділянка STF твердне миттєво, ефективно розсіюючи ударну енергію та захищаючи внутрішні людські органи.
Варто зазначити, що подібні розробки у різний час велися у Великій Британії та США. Але створені в цих країнах рідини були найбільш міцними у поєднанні із захистом з кевлару, що робило жилети, що створювалися, дуже важкими. Однак у Moratex стверджують, що розроблена ними речовина може застосовуватися для виробництва бронежилетів, які вимагатимуть мінімальної кількості вставок із додаткових матеріалів. Польські вчені не мають наміру зупинятися лише на військовій стороні своєї розробки. Крім цього, вони працюють над магнітореологічною рідиною, яка зможе змінювати свою в'язкість під впливом магнітного поля. За їхніми словами, обидві ці рідини можна буде використовувати не лише при виробництві бронежилетів, а й для виробництва автомобільних бамперів, професійного спортивного спорядження та захисних дорожніх огорож.