کشف پروتئین زرهی جدیدی که دربرابر ضربات مافوق صوت مقاومت می‌کند

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، جستجو برای یافتن نسل جدید مواد زرهی، دانشمندان را به قلمروی طبیعت سوق داده است، جایی که همه چیز از پوسته حلزون گرفته تا اسفنج‌های دریایی الهام‌بخش برخی از احتمالات هیجان‌انگیز است. محققان دانشگاه کنت این راه‌ها را دنبال کرده‌اند تا خانواده‌ای از مواد مصنوعی مبتنی بر پروتئین را توسعه دهند که می‌تواند در برابر ضربه‌های مافوق صوت مقاومت کند و روزی شاهد استفاده از آن‌ها در تجهیزات نظامی و فضایی خواهند بود.

مانند پیشرفت دیگری در علم مواد که در سال 2016 که آن‌ را بررسی کردیم، محققان از خواص منحصر به فرد یک نوع پروتئین به عنوان نقطه شروع استفاده کردند. درحالی که نمونه قبلی از قابلیت‌های فشرده‌سازی غیر شهودی پروتئین بهره می‌برد، پژوهشگران دانشگاه کنت توانایی‌های جذب ضربه طبیعی پروتئینی به نام تالین را بررسی کرده و از آن برای ایجاد خانواده‌ای از مواد هیدروژل به نام TSAM (مواد جذب کننده ضربه) استفاده کرده است.  

پروفسور بن گولت، نویسنده این مطالعه، توضیح می‌دهد: «آزمایشات ما روی پروتئین تالین، که ضربه‌گیر طبیعی سلول‌ها محسوب می‌شود، نشان داده است که این مولکول حاوی مجموعه‌ای از دامنه‌های دوتایی است که تحت تاثیر کشش باز می‌شوند و پس از کاهش تنش دوباره تا می‌شوند.» این واکنش تالین در برابر نیرو خاصیت جذب شوک مولکولی را به آن می‌دهد و از سلول‌های ما در برابر اثرات تغییرات نیروی بزرگ محافظت می‌کند. هنگامی که ما تالین را به یک TSAM پلیمریزه کردیم، متوجه شدیم که خاصیت جذب شوک مونومرهای تالین باعث ایجاد خواص باورنکردنی در این ماده شده است.

 در آزمایشات جدید این گروه از پژوهشگران ثابت کردند که می توانند ضربه های پرتابه هایی را که با سرعت 1.5 کیلومتر (0.93 مایل) در ثانیه حرکت می کنند، در اعماق قلمرو سرعت مافوق صوت که از 1 ماخ شروع می شود - حدود 343 متر (1125 فوت) بر ثانیه، را جذب کند. این گروه ار محققان خاطرنشان کردند که این سرعت بسیار سریع‌تر از پرتابه‌هایی است که از یک اسلحه گرم شلیک می شود. 

 توانایی جذب ضربه در برابر انواع پرتابه، از ذرات ریز بازالت که با واحد میکرومتر اندازه‌گیری شده‌اند تا تکه‌های بزرگ‌تر ترکش آلومینیومی، نشان داده شد. به گفته پژوهشگران ، یک تفاوت مفید TSAM در مقایسه با مواد زرهی سنتی، این است که TSAM ها پرتابه ها را پس از برخورد حفظ می کنند. این می تواند آنها را برای اهدافی مانند جذب زباله های فضایی برای مطالعه و توسعه لباس های فضایی و سایر تجهیزات حفاظتی در بخش هوافضا مناسب کند.

محققان می گویند که این مواد پتانسیل جذب انرژی جنبشی گلوله ها و ترکش ها را بهتر از مواد زرهی فعلی ساخته شده از سرامیک و کامپوزیت های تقویت شده با الیاف دارند. بنابراین، ادغام مواد در زره‌های نسل بعدی می‌تواند آنها را سبک‌تر، ماندگارتر کند و محافظت بهتری در برابر ضربه‌های شدید ایجاد کند.

 پروفسور جن هیسکوک می‌گوید: ما در مورد امکان ترجمه بالقوه TSAMها برای حل مشکلات دنیای واقعی بسیار هیجان زده هستیم." این چیزی است که ما با حمایت همکارانمان در بخش‌های دفاعی و هوافضا در حال انجام تحقیقات در مورد آن هستیم.