Des chercheurs ont créé un nouveau matériau de biologie synthétique capable d’arrêter les impacts supersoniques. Il pourrait avoir de nombreuses applications pratiques, telles qu’une armure pare-balles de nouvelle génération.
Des scientifiques ont créé et breveté un nouveau matériau absorbant les chocs révolutionnaire qui pourrait révolutionner à la fois les secteurs de la défense et des sciences planétaires. La percée a été réalisée par une équipe de l’Université du Kent, dirigée par les professeurs Ben Goult et Jen Hiscock.
Baptisée TSAM (Talin Shock Absorbing Materials), cette nouvelle famille de matériaux à base de protéines représente le premier exemple connu de matériau SynBio (ou biologie synthétique) capable d’absorber les impacts de projectiles supersoniques. Il ouvre la porte au développement d’armures pare-balles de nouvelle génération et de matériaux de capture de projectiles pour permettre l’étude des impacts à hypervitesse dans l’espace et la haute atmosphère (astrophysique).
Le professeur Ben Goult a expliqué : « Nos travaux sur la protéine taline, qui est l’amortisseur naturel des cellules, ont montré que cette molécule contient une série de domaines d’interrupteurs binaires qui s’ouvrent sous tension et se replient à nouveau une fois la tension retombée. Cette réponse à la force confère à la taline ses propriétés d’absorption des chocs moléculaires, protégeant nos cellules des effets des changements de force importants. Lorsque nous avons polymérisé la taline dans un TSAM, nous avons découvert que les propriétés d’absorption des chocs des monomères de taline conféraient au matériau des propriétés incroyables.
L’équipe a ensuite démontré l’application réelle des TSAM, en soumettant ce matériau hydrogel à des impacts supersoniques de 1,5 km/s (3 400 mph) – une vitesse plus rapide que les particules dans l’espace impactant à la fois les objets naturels et artificiels (généralement> 1 km /s) et les vitesses initiales des armes à feu – qui se situent généralement entre 0,4 et 1,0 km/s (900-2 200 mph). De plus, l’équipe a découvert que les TSAM peuvent non seulement absorber l’impact des particules de basalte (~ 60 µM de diamètre) et des éclats d’aluminium plus gros, mais également préserver ces projectiles après l’impact.
Les gilets pare-balles actuels ont tendance à être constitués d’une face en céramique soutenue par un composite renforcé de fibres, qui est lourd et encombrant. De plus, bien que cette armure soit efficace pour bloquer les balles et les éclats d’obus, elle ne bloque pas l’énergie cinétique qui peut entraîner un traumatisme contondant derrière l’armure. De plus, cette forme d’armure est souvent endommagée de manière irréversible après un impact, en raison d’une intégrité structurelle compromise, empêchant une utilisation ultérieure. Cela fait de l’incorporation de TSAM dans de nouvelles conceptions d’armure une alternative potentielle à ces technologies traditionnelles, fournissant une armure plus légère et plus durable qui protège également le porteur contre un plus large éventail de blessures, y compris celles causées par les chocs.
De plus, la capacité des TSAM à capturer et à préserver les projectiles après l’impact le rend applicable dans le secteur aérospatial, où il y a un besoin de matériaux dissipant l’énergie pour permettre la collecte efficace des débris spatiaux, de la poussière spatiale et des micrométéoroïdes pour une utilisation ultérieure. étude scientifique. De plus, ces projectiles capturés facilitent la conception d’équipements aérospatiaux, améliorant la sécurité des astronautes et la longévité d’équipements aérospatiaux coûteux. Ici, les TSAM pourraient fournir une alternative aux aérogels standard de l’industrie – qui sont susceptibles de fondre en raison de l’élévation de température résultant de l’impact du projectile.
Le professeur Jen Hiscock a déclaré: «Ce projet est né d’une collaboration interdisciplinaire entre la biologie fondamentale, la chimie et la science des matériaux qui a abouti à la production de cette nouvelle classe étonnante de matériaux. Nous sommes très enthousiasmés par les possibilités translationnelles potentielles des TSAM pour résoudre les problèmes du monde réel. C’est quelque chose sur lequel nous entreprenons activement des recherches avec le soutien de nouveaux collaborateurs dans les secteurs de la défense et de l’aérospatiale.
Référence : “Les matériaux à base de protéines de nouvelle génération capturent et préservent les projectiles des impacts supersoniques” par Jack A. Doolan, Luke S. Alesbrook, Karen B. Baker, Ian R. Brown, George T. Williams, Jennifer R. Hiscock et Benjamin T Goult, le 29 novembre 2022, bioRxiv.
DOI : 10.1101/2022.11.29.518433
