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pte20200123018 Produkte/Innovationen, Forschung/Entwicklung

Silizium macht Schutzwesten undurchdringbar

Modifizierte Borkarbid-Mischung realisiert - Selbst Hochgeschwindigkeitsgeschosse prallen ab


Mikroskopische Spezialaufnahme zeigt Borkarbid-Kristalle (Foto: tamu.edu)
Mikroskopische Spezialaufnahme zeigt Borkarbid-Kristalle (Foto: tamu.edu)

College Station (pte018/23.01.2020/12:30) - Forscher der Texas A&M University http://tamu.edu haben dem extrem harten Stoff Borkarbid eine kleine Menge Silizium hinzugefügt und ihn somit noch undurchdringbarer für auftreffende Geschosse gemacht. Das sorgt dafür, dass selbst Kugeln, die eine Geschwindigkeit von mehr als 900 Metern pro Sekunde haben, nicht durchschlagen und Schutzwesten noch effektiver machen.

Kleidung für Extremsituationen

"In den vergangenen zwölf Jahren haben Forscher versucht, die Zerstörungen einzudämmen, die Hochgeschwindigkeitsgeschosse anrichten", sagt Kelvin Xie, Assistenzprofessor für Materialwissenschaften und Engineering an der Hochschule. Seinem Team sei das gelungen. "Unsere Arbeit ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu Schutzkleidung, die auch in extremen Situationen schützt."

Es sei bekannt, dass es bei extremer Belastung von Borkarbid im Inneren Phasenverschiebungen gibt. Dies führe dazu, dass das Kristallgefüge, welches ausschlaggebend ist für Widerstand gegen aufprallende Kugeln, aus den Fugen gerät. Es ähnelt dann Glas, dessen Atome und Moleküle keinerlei Ordnung unterliegen. In diesem Zustand kann Borkarbid eine Kugel nicht vom Eindringen abhalten. Eine solche lokale Phasenveränderung breite sich zudem noch aus, sodass die verwundbare Fläche noch größer wird.

Kristallstruktur bleibt erhalten

Forscher hatten per Computersimulation schon früher festgestellt, dass die Zugabe eines weiteren Elements zu Borkarbid die Phasenveränderung verhindert. Xie und sein Team probierten es mit Silizium und hatten Erfolg. Um die Unversehrtheit der inneren Struktur nach einer Beschädigung zu untersuchen, beulten sie eine Borkarbid-Folie mit einer feinen diamantenen Spitze ein. Unter dem Elektronenmikroskop war zu sehen, dass die kristalline Struktur dadurch nicht verändert wurde.



(Ende)
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