Группа исследователей из Техасского университета A&M создала уникальный полимер Diels-Adler Polymer (DAP), который впервые в истории способен защищать космические аппараты и спутники от быстродвижущегося космического мусора со скоростью 8 км/с — это быстрее, чем полет пули. Данный материал, испытуемый на наномасштабе с применением передовой методики лазерного ударного тестирования (LIPIT), демонстрирует способность растягиваться, поглощать ударные нагрузки, плавиться и быстро восстанавливаться, оставляя лишь микроскопические следы.
Полимер DAP обладает уникальной структурой с динамическими ковалентными связями, которые разрываются при сильном нагреве или воздействии, но быстро восстанавливаются, даже если их конфигурация изменилась. При столкновении с микрочастицами, такими как микрометеороиды, материал поглощает кинетическую энергию, растягивается, превращается в жидкость, позволяет объекту пройти и затем мгновенно возвращается в твердую фазу. «Это первый материал, демонстрирующий подобное поведение на любом уровне», — подчеркнула доктор Светлана Сухишвили, профессор материаловедения Техасского университета A&M. Испытания с помощью LIPIT, ускоряющего частицы кремния диаметром 3,7 микрометра, доказали, что полимер не получает значительных повреждений и оставляет лишь крошечные следы.
При исследовании свойств DAP использовалась лазерная методика LIPIT, имитирующая столкновения на высокой скорости в космосе. Камера с ультрабыстрой скоростью съемки с интервалами в 50 наносекунд запечатлела процесс столкновения. Изначально предполагалось, что частица просто промахнулась, так как не было видимых отверстий. Однако дополнительные анализы показали, что полимер смог растянуться, расплавиться и восстановиться, поглощая энергию удара. «Полимер действует как супергерой, мгновенно залечивая свои раны», — прокомментировал профессор Эдвин Томас. На уровне наноструктур материал показал превосходную прочность, эластичность при нагреве и текучесть при высоких температурах.
Космический мусор на низкой околоземной орбите представляет значительную опасность: с 2019 по 2023 годы спутники Starlink совершили более 50 000 маневров уклонения. DAP способен защитить спутники, иллюминаторы космических кораблей и станции от микрометеороидов и обломков. На Земле этот материал перспективен для производства легких и прочных броневых защит, устойчивых к ударам на высоких скоростях. «Полимеры DAP уникальны своей структурой: они тверды при низких температурах, эластичны при нагреве и текучи при экстремальных условиях», — подчеркнул Томас. Пока что DAP протестирован лишь на наномасштабе; ученые подчеркивают необходимость дальнейших исследований его поведения в макромасштабе. Команда намерена масштабировать технологию для применения в реальных космических системах и изучить ее долговечность в условиях космоса.
Источник: iXBT
