Les nanotubes de carbone augmentent la force du coup

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Les tissus qui résistent aux coupures au couteau peuvent aider à prévenir les blessures et à sauver des vies. Mais un couteau suffisamment aiguisé ou un coup très puissant peut traverser certains de ces matériaux. Maintenant, les chercheurs rapportent dans ACS Applied Nano Materials que les nanotubes de carbone et le polyacrylate renforcent l'aramide conventionnel pour produire des tissus légers et doux qui offrent une meilleure protection. Les applications incluent les vêtements anti-coups, les casques et les semelles intérieures, ainsi que les emballages résistants aux coupures.

Les gilets pare-balles souples sont généralement fabriqués à partir d'aramide, de polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé ou de tissus de carbone et de verre. Leur résistance à la perforation dépend, en partie, du frottement entre les fibres de fil au sein de ces matériaux. Jusqu'à un certain point, une plus grande friction signifie une plus grande protection. Les fabricants peuvent augmenter la friction en rendant les surfaces des fibres rugueuses, mais cela nécessite un processus compliqué et le rendement du produit est faible. Alternativement, la force de liaison entre les fils peut être améliorée en ajoutant un autre composant, tel qu'un fluide épaississant transparent (STF) ou un revêtement en polyuréthane (PU). Mais ces tissus composites ne peuvent répondre à la fois aux exigences de finesse, de souplesse et de légèreté. Ting-Ting Li, Xing-xiang Zhang et leurs collègues ont voulu trouver un autre moyen d'améliorer les performances tout en satisfaisant à ces critères.

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Les chercheurs ont testé une émulsion de polyacrylate (PAE), STF et PU comme revêtements sur tissu aramide. Lors de tests de simulation de coups de couteau, le tissu aramide enduit de PAE a surpassé le matériau non enduit utilisé seul ou en combinaison avec du STF ou du PU. Les nanotubes de carbone sont connus pour rendre les composites plus résistants et leur ajout à l'aramide/PAE améliore encore la résistance aux chocs. L'équipe dit que c'est parce que les nanotubes ont créé des ponts entre les fibres, augmentant ainsi la friction. Les nanotubes formaient également un fin réseau protecteur qui éloignait le stress du point d'impact et aidait à prévenir la désintégration des fibres. Selon les chercheurs, le nouveau tissu composite léger, flexible et résistant à la perforation pourrait être utile dans des applications militaires et civiles.

Référence : Cai W hua, Li T ting, Zhang X xiang. Tissus aramides renforcés de nanotubes de carbone à parois multiples en polyacrylate et carboxylique en tant que composites flexibles résistants à la perforation pour des applications anti-coups de poignard. ACS Appl Nano Mater. 2023;6(7):6334-6344. doi:10.1021/acsanm.3c00738

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