Антибомбовые шторы прошли ударную проверку

Необычное британское изобретение можно будет использовать в сооружениях, подверженных повышенному риску терактов, — в государственных учреждениях, на военных базах. Впрочем, частные и коммерческие объекты тоже могли бы запастись такими занавесками, тем более что эта необычная ткань способна снизить тяжесть последствий при тайфунах и ураганах.

Профессор Кен Эванс (Ken Evans) из университета Эксетера (University of Exeter) под эгидой и на средства британского Совета по инженерным и физическим научным исследованиям (EPSRC) и при активном участии английской компании Auxetix создал первые образцы штор и занавесов, способных смягчать ударную волну от взрыва и удерживать обломки стен и осколки стёкол.

В качестве ярчайшего примера ситуации, в которой супершторы могли бы сыграть положительную роль, Кен приводит теракт в Оклахома-Сити в 1995 году. Тогда погибли 168 человек.

Здание Марра вскоре после взрыва (фото US Army Corps of Engineers).

Тем, кто оказался непосредственно под завалами федерального здания имени Альфреда Марра, никакие шторы, конечно, не помогли бы. Но ещё 680 человек были ранены, причём большинство из них очень серьёзно пострадали от осколков стекла.

Само здание было подорвано извне — припаркованным грузовиком-бомбой. И стёкла тогда выбило в сотнях соседних домов в радиусе 4,5 километра (это не считая того, что несколько близлежащих сооружений были уничтожены или частично разрушены).

О начале работы Эванса над взрывоустойчивыми шторами мы говорили ещё несколько лет назад. Тогда он намеревался разработать "умную ткань, которая может немедленно реагировать на давление, произведённое взрывом бомбы". Теперь можно посмотреть, как это всё выглядит и работает.

Эванс – профессор материаловедения и глава школы инжиниринга, компьютерных наук и математики университета Эксетера (SECaM), а также член экспертного совета Auxetix (фото SECaM).

Эванс и специалисты фирмы Auxetix придумали оригинальную разновидность противоинтуитивных материалов — ауксетиков (Auxetics). У них коэффициент Пуассона — отрицателен, а значит, они расширяются в поперечном направлении при растяжении в продольном. (Слово ауксетик происходит от греческого ауксетикос — "склонный к росту, увеличению".)

С обычными веществами такое свойство обеспечить затруднительно, но если ткань (авторы разработки говорят про неё "пряжа") представляет собой хитрую их комбинацию...

Тут прослеживается аналогия с метаматериалами в оптике. Составляющие их соединения сами по себе — вполне традиционны, но при правильном сочетании на микроуровне дают аномальные оптические свойства. Ну а в нашем случае мы имеем дело с аномальными свойствами механическими.

В основе ткани, получившей торговое наименование Zetix, лежат толстые эластичные верёвочки, обёрнутые по спирали тонкими и очень жёсткими прочными волокнами. При нагрузке, когда тонкие нити подвергаются растяжению, они стремятся выпрямиться, тем самым заставляя толстую основу, напротив, изогнуться в сторону.

Общий принцип "противобомбовых" штор. А) Обычный шнур при растяжении становится тоньше. Б) Если вы обернёте его тонкой, но прочной нитью и потянете за неё, исходный шнур увеличит свою суммарную толщину за счёт изгиба. В) Два параллельных таких шнура уже формируют базовую структуру ауксетика. Г) Набор верёвочек такого типа способен превратиться в ауксетик-ткань (фотографии Auxetix).

Далее, используя такой принцип, уже можно фантазировать: проектировать на этой основе ткани с различной толщиной и плотностью, из синтетических и натуральных волокон, с разными добавками и так далее. Главное — свойства ауксетика, по мнению британцев, придают такому материалу необычные способности, в сравнении с "просто прочными" тканями.

Zetix хорошо поглощает энергию взрыва. При подходе волны эта пряжа открывает множество крупных пор, словно стравливая давление, при этом полотно упруго тянется, не разрываясь, улавливая заодно и фрагменты разрушенного окна. А после снятия нагрузки такая ткань возвращается в исходное состояние, то есть она может быть фактически многоразовой.

В отличие от высокопрочного кевлара (используемого в бронежилетах) новая ткань в варианте с толщиной всего в миллиметр или два пропускает часть солнечного света, то есть вполне может работать действительно шторами. Да и цена Zetix при массовом выпуске будет не такой высокой, как у высокомодульных баллистических тканей.

Сейчас разработка профессора подошла к стадии тестирования, учитывая возможное военное применение, при участии правительства.

Один из вариантов Zetix. Слева – в свободном состоянии, справа – в натяжённом. Растягивание идёт по вертикали. Обратите внимание на открывающиеся поры (фотографии Auxetix).

Первые опыты со взрывами дали обнадёживающие результаты, но работа над бомбоустойчивыми шторами не закончена. Их создатели утверждают, что серийный продукт может появиться на рынке в течение трёх-пяти лет.

А ещё на базе испытанного принципа можно спроектировать материалы с совсем иным назначением. Скажем, создать зубную нить, которая будет расширяться при натяжении, улучшая очистку.

Другой занятный побочный эффект полотна-ауксетика – зависимость деформации его структуры от натяжения позволяет создать из него фильтровальный элемент с произвольно регулируемым размером пор. Среди иных потенциальных областей применения Zetix и производных: аэрокосмическая отрасль и автомобилестроение, создание тканей-сенсоров и использование ткани-ауксетика в роли усилителя бетона.