Chão

Dec 26, 2023

Por University of Kent, 16 de dezembro de 2022

Pesquisadores criaram um novo material de biologia sintética que pode parar impactos supersônicos. Poderia ter inúmeras aplicações práticas, como armaduras à prova de balas de última geração.

Os cientistas criaram e patentearam um novo material inovador de absorção de choque que pode revolucionar os setores de defesa e ciência planetária. A descoberta foi feita por uma equipe da Universidade de Kent, liderada pelos professores Ben Goult e Jen Hiscock.

Denominado TSAM (Talin Shock Absorbing Materials), esta nova família de materiais à base de proteínas representa o primeiro exemplo conhecido de um material SynBio (ou biologia sintética) capaz de absorver impactos de projéteis supersônicos. Ele abre as portas para o desenvolvimento de armaduras à prova de balas de última geração e materiais de captura de projéteis para permitir o estudo de impactos de hipervelocidade no espaço e na atmosfera superior (astrofísica).

O professor Ben Goult explicou: "Nosso trabalho com a proteína talina, que é o amortecedor natural das células, mostrou que essa molécula contém uma série de domínios de troca binários que se abrem sob tensão e se dobram novamente quando a tensão cai. Essa resposta à força dá à talina suas propriedades moleculares de absorção de choque, protegendo nossas células dos efeitos de grandes mudanças de força. Quando polimerizamos a talina em um TSAM, descobrimos que as propriedades de absorção de choque dos monômeros de talina conferiram propriedades incríveis ao material."

A equipe demonstrou a aplicação no mundo real de TSAMs, submetendo este material de hidrogel a impactos supersônicos de 1,5 km/s (3.400 mph) – uma velocidade mais rápida do que partículas no espaço impactam objetos naturais e artificiais (normalmente > 1 km /s) e velocidades de disparo de armas de fogo – que geralmente caem entre 0,4-1,0 km/s (900-2.200 mph). Além disso, a equipe descobriu que os TSAMs podem não apenas absorver o impacto de partículas de basalto (~ 60 µM de diâmetro) e pedaços maiores de estilhaços de alumínio, mas também preservar esses projéteis pós-impacto.

A armadura corporal atual tende a consistir em uma face de cerâmica apoiada por um compósito reforçado com fibra, que é pesado e pesado. Além disso, embora esta armadura seja eficaz no bloqueio de balas e estilhaços, ela não bloqueia a energia cinética que pode resultar em trauma contundente por trás da armadura. Além disso, esta forma de armadura é muitas vezes irreversivelmente danificada após o impacto, devido à integridade estrutural comprometida, impedindo o uso posterior. Isso torna a incorporação de TSAMs em novos designs de blindagem uma alternativa potencial a essas tecnologias tradicionais, fornecendo uma armadura mais leve e duradoura que também protege o usuário contra uma ampla gama de lesões, incluindo aquelas causadas por choque.

Além disso, a capacidade dos TSAMs de capturar e preservar projéteis pós-impacto os torna aplicáveis ​​no setor aeroespacial, onde há necessidade de materiais dissipadores de energia para permitir a coleta efetiva de detritos espaciais, poeira espacial e micrometeoróides para posterior estudo científico. Além disso, esses projéteis capturados facilitam o projeto de equipamentos aeroespaciais, melhorando a segurança dos astronautas e a longevidade de equipamentos aeroespaciais caros. Aqui, os TSAMs podem fornecer uma alternativa aos aerogéis padrão da indústria – que podem derreter devido à elevação da temperatura resultante do impacto do projétil.

A professora Jen Hiscock disse: "Este projeto surgiu de uma colaboração interdisciplinar entre biologia fundamental, química e ciência de materiais que resultou na produção desta incrível nova classe de materiais. Estamos muito entusiasmados com as possibilidades translacionais potenciais de TSAMs para resolver -problemas mundiais. Isso é algo que estamos pesquisando ativamente com o apoio de novos colaboradores nos setores de defesa e aeroespacial."

Referência: "Próxima geração de materiais baseados em proteínas capturam e preservam projéteis de impactos supersônicos" por Jack A. Doolan, Luke S. Alesbrook, Karen B. Baker, Ian R. Brown, George T. Williams, Jennifer R. Hiscock e Benjamin T Goult, 29 de novembro de 2022, bioRxiv.DOI: 10.1101/2022.11.29.518433