Белок талин поможет создать идеальный бронежилет

  

21 Декабрь 2022 | Новые технологии

Время на прочтение: 3 минут(ы)

Бронежилет может предотвратить попадание осколков и пуль в человека, который его носит. Но он не поглощает кинетическую энергию снаряда, а это значит, что владелец все равно получит травму от кинетического удара. Кроме того, большинство бронежилетов, изготовленных из тяжелых, громоздких слоев керамики и ткани, по своей сути — одноразовые, поскольку попадание пули обычно нарушает их структурную целостность.

Теперь исследователи из Кентского университета в Англии, возможно, разработали новое многообещающее решение этих проблем, открывающее путь к созданию улучшенной пуленепробиваемой одежды и более надежного оборудования для исследования космоса. Используя белок под названием талин, который содержится в клетках человека, ученые создали новый материал, способный поглощать удары предметов — даже тех, которые летят быстрее скорости звука.

Талин помогает клеткам перемещаться внутри организма, а также может играть определенную роль в хранении памяти, хотя последнее точно еще не установлено. Однако примечательно, что он действует как “естественный амортизатор”, — говорится в заявлении ведущего исследователя Бенджамина Гулта, биохимика из Кентского университета.

Молекулы талина содержат структуры, которые при воздействии разворачиваются и растягиваются. Как только воздействие ослабляется, они снова «складываются» обратно. Они могут выполнять этот амортизирующий маневр снова и снова, не причиняя вреда клетке.

Адаптировав молекулу талина и связав большое их количество вместе, исследователи создали гелеобразный материал, называемый гидрогелем, который сохранил амортизирующие свойства природного белка.

“Мать-природа — удивительный изобретатель, и всегда интересно, когда ученые и инженеры могут найти новые применения для конструкций, которые давно нас окружают”, — Эрик С. Хинц, историк из Центра изучения изобретений и инноваций Лемельсона при Национальном музее американской истории Смитсоновского института, который не участвовал в проект. Новый гидрогель, по его словам, “звучит очень многообещающе”.

Чтобы проверить эффективность технологии, ученые поместили гель поверх алюминиевой пластины и бомбардировали его крошечными частицами базальта и более крупными кусочками алюминия. Эти маленькие снаряды летели со скоростью в три раза быстрее, чем пуля, выпущенная из пистолета, как отмечает Эндрю Лижевски для Gizmodo. Гидрогель поглощал удары частиц, успешно защищал алюминиевую пластину и улавливал частицы, даже не разрушая их.

Команда провела тот же эксперимент с с обычным гелем. При попадании сверхзвуковой частицы контрольный гель позволил ей пройти насквозь и образовал кратер в алюминиевой пластине позади него. Выпущенная частица была разрушена. Исследователи опубликовали свои выводы на сервере препринтов bioRxiv; статья пока еще не прошла рецензирование.

“Наш материал идеально улавливал и ‘прилипал’ к снаряду… сохраняя его в прекрасном состоянии”, — говорит соавтор статьи Дженнифер Хискок, молекулярный химик из Университета Кента.

Исследователи запатентовали материал и сейчас проводят еще больше испытаний с партнерами из аэрокосмической и оборонной промышленности. Талин может когда-нибудь помочь защитить солдат и космические корабли, путешествующие сквозь пыль и обломки в космосе.

По словам Хинца, использование талина в бронижилетах поможет не только сохранить жизнь человека, но и найти оружие стрелка.

“Вы можете себе представить, насколько это было бы важно для сотрудников правоохранительных органов, которые могли бы извлечь сохранившуюся пулю из жилета [на основе талина], а затем провести судебно-медицинскую экспертизу, чтобы сопоставить пулю с пистолетом стрелка”, — говорит он.

Кроме того, … материал сам восстанавливается после первоначального удара, что означает, что вы потенциально можете повторно использовать бронежилет на основе талина даже после того, как в него попали осколки или пули.

Что касается аэрокосмической промышленности, то там в настоящее время использует аэрогели или гели низкой плотности, из которых была удалена жидкость, для захвата небольших частиц и предметов (самый известный пример использования — проект «Стардаст»*). Аэрогели могут улавливать частиц и гасить силу удара, отчасти, за счет превращения энергии условного «снаряда» в тепло. “Это может расплавить сам аэрогель, сделав его бесполезным для следующего удара”, — говорит Хинц.

Похоже, что [материалы из талина] нагреваются не так сильно. Итак… внешний слой на его основе на космическом корабле потенциально мог бы остаться нетронутым даже после многократных высокоскоростных ударов микрометеоритов или космического мусора. Это помогло бы астронавтам не беспокоиться о целостности своего космического корабля.

Новый материал также может быть полезен для сбора космического мусора — без его уничтожения — в целях дальнейшего его изучения.

Что касается обычных потребителей, то можно воспользоваться амортизирующими свойствами талина в кроссовках, автомобильных бамперах или, например, в чехлах для мобильных телефонов.

NB
Проект «Стардаст» (англ. Stardust — дословно «звёздная пыль») — автоматическая межпланетная станция НАСА, предназначенная для исследования кометы 81P/Вильда. Запущена 7 февраля 1999 г. Название «Stardust» является соединением английских слов star («звезда») и dust («пыль»). Также слово stardust в английском языке означает что-то, вызывающее чувство волшебного, чудесного, или субъект, обладающий такими свойствами.

Статьи по теме:
Грибы защитят космонавтов от радиации

---

Использованы материалы:
www.blogs.kent.ac.uk/biosciences/2022/12/14/kent-team-create-material-that-can-stop-supersonic-impacts/
www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.11.29.518433v1
https://www.newscientist.com/article/2350814-biogel-armour-can-stop-a-supersonic-projectile-in-its-tracks/

 10