Kogelvrije polymeerblokjes

Het onderzoek is gepubliceerd in nano-tijdschrift Small.

De 3D-geprinte polymeerkubussen, samengesteld uit een netwerk van roosterlagen, bleken in de tests de kracht te weerstaan van een kogel die met 5,8 km per seconde insloeg.

De kubussen werden geïnspireerd door onderzoek dat in de jaren negentig werd uitgevoerd naar theoretische microstructuren genaamd ‘tubulanes’, waarbij onderzoekers voorspelden dat microscopische structuren bestaande uit vernette koolstofnanobuisjes uiteindelijk zouden resulteren in een materiaal met uitstekende dragende en slagvaste eigenschappen. Het team van Rice University wilde onderzoeken of dergelijke eigenschappen haalbaar waren met 3D-printen.

Het team bedacht verschillende computergesimuleerde ontwerpen van solide polymere kubussen en kubussen met een roosterstructuur. Eenmaal ge-3D-print, werden de kubussen onderworpen aan kogels en andere krachten. De impact van de kogel bleek meer schade te veroorzaken in de massieve polymeerkubus, die brak. Bij de gelaagde polymeerkubus met rooster ontstond alleen schade aan de tweede laag van de kubus. De kogel werd gestopt en de rest van het blok bleef intact.

De ‘tubulane’ structuur biedt volgens de ontwikkelaars onder meer kansen voor toekomstige materialen voor toepassingen in de olie- en gasindustrie, de automotive, de verpakkingsindustrie en de ruimtevaart. Voor de olie- en gasindustrie denken ze aan structuren die ongevoelig zijn voor krachten die bijvoorbeeld optreden bij hydraulische breuk.