Что будет если выстрелить в неньютоновскую жидкость

«Жидкому» бронежилету – быть!

Идея создания брони из неньютоновских жидкостей не нова, но пока не реализована в серийном производстве. Вчера, 14 мая, портал airforcetimes.com сообщил о том, что кадет Академии ВВС США Хейли Вейр создала работающий прототип «жидкого» бронежилета, способный останавливать пистолетные пули.

По словам Вейр, она заинтересовалась материалами для создания брони в 2014 году на занятии по химии. Тогда кадетам дали три материала (углеродное волокно, кевлар и эпоксидный клей) и предложили соединить их так, чтобы полученный образец смог остановить пулю. Тогда девушке удалось создать самодельную бронеплиту и она продолжила работу с целью сделать ее более универсальной. В ходе дальнейших экспериментов Вейр испытала несколько типов неньютоновских жидкостей вместо эпоксидного клея, и одно из испытаний дало положительный результат – «жидкий» бронежилет выдержал попадание пули.

Эксперименты с неньютоновской жидкостью

В этом году Хейли Вейр завершит учебу в академии и планирует продолжить работу над «жидким» бронежилетом в университете Клемсон (штат Южная Каролина). Созданный ею материал уже сейчас может использоваться при серийном производстве бронеплит и защитных материалов, при этом Вейр будет дорабатывать его, чтобы сделать пригодным для использования в бронировании техники, а также создания защитной экипировки и сооружений (например, палаток для военнослужащих).

Неньютоновской жидкостью называют материал, вязкость которого зависит от скорости воздействия. Эти материалы могут течь подобно жидкости или тянуться как слизь или пластилин, но если по ним ударить или резко растянуть – они становятся твердыми.

Иллюстрация того, как ведут себя молекулы неньютоновской жидкости при воздействии:

1. Обычное состояние – броуновское движение, мягкая и податливая среда;

3. Возвращение в прежнее состояние при отсутствии воздействия

Принцип сопротивления, возникающего в неньютоновских жидкостях, заключается в том, что относительно крупные молекулы полужидкой смеси, находящиеся, как и в любой жидкости, в свободном броуновском движении, в ответ на механическое воздействие быстро выстраиваются в прочные молекулярные цепочки, резко уплотняя среду и создавая своего рода защитный барьер.

В апреле 2015 года о создании брони с использованием неньютоновских жидкостей заявили в польском Институте технологий безопасности Moratex. Ученые создали универсальный слой, который может использоваться совместно с мягкой или твердой бронеплитой и существенно снижает запреградную травму, увеличивая класс защиты бронежилета.

Оружейная лига

4.2K поста 19.1K подписчика

Правила сообщества

Ещё бы магнитов на него навешать, чтобы снаряды тупой стороной попадали.

хотелось бы узнать массу этого чуда техники.

И, наверное, до кучи, объём.

Сравнимы ли они с оными классических бронежилетов того же класса?

Я уже более 20 лет читаю и слушаю новости: Вот сейчас! Уже скоро! Осталось чуть-чуть! И бронежилет из ньютоновской жидкости поступит в продажу/войска!

Когда уже люди поймут, что проблема бронежилетов не в «непробиваемости», а в том куда девать кинетическую энергию пули.

НАНОМАШИНЫ,СЫНОК!
ОНИ ТВЕРДЕЮТ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ

Хейли, держи рецепт: Берешь много слоев кевлара и склеиваешь их эпоксидным клеем. Бронежилет готов. Пистолетную пулю держит, даже 9 мм.

Когда-то я придумал вентилятор который будет использовать выхлоп и когда-то я придумал броник из неньютоновской жидкости

можно было бы создать пористый материал по типу конструкций которые при ударных нагрузках складываются и распределяют силу удара, а пустоты заполнить неньютоновской жидкостью

Чет я экспериментов в видео не увидел.

Вода по которой можно ходить?

Имею мнение, что бронежилеты нужны скорей от осколков и скорей для штурмовых групп и танкистов, нежели для пехоты.

А для пехоты важней маскировка.

Руководитель британского производителя нательной брони PPSS Body Armour наглядно демонстрирует, почему не зазорно носить тонкие броники

Броня производства их компании, класс IIIА по NIJ Std 0101.06 + держит российские 9х18 ПМ и 7,62х25 ТТ (с оговоркой, что типы пуль без острого носика).

Испытание бронежилетов

Источник

Неньютоновская жидкость в качестве брони

Одним из новых решений в области создания бронежилетов может стать броня на основе неньютоновской жидкости. Таким образом, на смену кевлару может прийти жидкость. Работу в этом направлении сегодня ведут польские ученые из Института технологий безопасности Moratex. Они решили найти военное применение давно известному веществу — неньютоновской жидкости, вязкость которой при течении зависит от градиента скорости. Жидкая броня от польских специалистов получила обозначение STF — Shear-Thickening Fluid. Она в состоянии обеспечить защиту от пробивной силы высокоскоростных средств поражения, хорошо рассеивая ударную волну по большой площади.

Неньютоновская жидкость представляет собой интересное вещество, которое временами может вести себя, как твердое тело, а временами как самая настоящая жидкость. Обычная жидкость может течь и растекаться, и неньютоновская жидкость это тоже может. С другой стороны, обыкновенная жидкость не может быть твердой, образовывать и отскакивать, а неньютоновская жидкость может. Такое вещество интересно уже само по себе. Причиной такого поведения неньютоновской жидкости является то, что чаще всего они созданы из полимерных молекул большого размера. «Сцепление» между такими молекулами не очень велико, но данные молекулы в состоянии достаточно свободно скользить относительно друг друга. Самым простым наглядным бытовым примером подобной жидкости выступает смесь крахмала с небольшим объемом воды. Чем быстрее будет происходить внешнее воздействие на взвешенные в жидкости макромолекулы связующего вещества, тем выше будет вязкость жидкости.

В отличие от обыкновенных жидкостей, которые могут изменять свою структуру в зависимости от колебаний давления или температуры, неньютоновские жидкости в состоянии изменять также свою вязкость в стрессовых условиях. Говоря проще, они могут очень быстро превращаться в прочный материал. Это происходит при достаточно сильном ударе, к которому можно отнести попадание в объект пули.

Современные кевларовые бронежилеты в состоянии хорошо удерживать пулю, но при этом при попадании в них они прогибаются на глубину до четырех сантиметров, что, конечно же, лучше, чем пулевое ранение, но так человек может получить серьезную травму в виде сильного ушиба или перелома. В то же время, благодаря особым свойствам неньютоновской жидкости и тщательно рассчитанной конструкции вставок деформация бронежилета с использованием данного материала уменьшается до вполне безопасного для человека одного сантиметра, устраняя при этом опасную для жизни угрозу на все 100%. Помимо этого, неньютоновская жидкость в состоянии при ударе распределить энергию равномерно по всей площади бронежилета.

Пока что польские ученые не торопятся раскрывать точный состав своей жидкости, которая применяется в их бронежилете, но при этом они уверяют, что такой бронежилет в состоянии остановить пулю, которая летит со скоростью до 450 м/с. То есть речь пока идет о пистолетных пулях. К примеру, начальная скорость пули широко распространенного ПМ составляет 315 м/с, а пистолета ТТ — 424-455 м/с. В то же время начальная скорость пули не менее распространенного автомата АК-74М составляет 900 м/с. По словам польских специалистов, использование неньютоновской жидкости практически исключает вероятность рикошета из-за гораздо более эффективного рассеивания энергии удара. Это же означает, что носитель такого бронежилета почувствует при попадании в него пули меньшее воздействие. При ударе на высокой скорости поражаемый участок STF затвердевает мгновенно, эффективно рассеивая ударную энергию и защищая внутренние человеческие органы.

При этом «жидкая» броня обещает быть достаточно легкой, а бронежилет из нее достаточно удобным, не мешающим человеку выполнять свою работу, не причиняя при этом неудобств при носке, он не будут сковывать движений. По словам польских разработчиков, их бронежилет будет весить легче изделий из кевлара. Судить об этом пока довольно сложно, в широком доступе имеется лишь небольшое видео, которое было опубликовано на YouTube.

Стоит отметить, что подобные разработки в разное время велись в Великобритании и США. Но созданные в этих странах жидкости были наиболее прочными в сочетании с защитой из кевлара, что делало создаваемые жилеты очень тяжелыми. Однако в Moratex утверждают, что разработанное ими вещество может применяться для производства бронежилетов, которые потребуют минимального количества вставок из дополнительных материалов. Польские ученые не намерены останавливаться лишь на военной стороне своей разработки. Помимо этого, они работают над магнитореологической жидкостью, которая сможет менять свою вязкость под воздействием магнитного поля. По их словам, обе этих жидкости можно будет использовать не только при производстве бронежилетов, но и для производства автомобильных бамперов, профессионального спортивного снаряжения и защитных дорожных ограждений.

Источник

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Как изготовить неньютоновскую жидкость самостоятельно в домашних условиях

Как изготовить неньютоновскую жидкость самостоятельно в домашних условиях

С жидкостью мы сталкиваемся ежедневно. Но вы слышали о жидкости, которая становится твердой, если на нее воздействовать? В статье мы расскажем об интересной, неньютоновская жидкости. Подвергаясь физическому, звуковому или механическому воздействию она меняет свойства вязкости и плотности. Если нагрузка небольшая — становится эластичной, при сильной нагрузке твердая и упругая.

Давайте сравним ньютоновскую и неньютоновскую жидкость. Оказывая любое влияние на обычную жидкость, она всегда изменяется. Оказывая воздействие на неньютоновскую — она начнет проявлять свойства твердого тела.

Определение и примеры

Природный пример неньютоновской жидкости — болотные трясины, зыбучие пески, грунтовые плывуны. Ступая в зыбучий песок или в болото, начнешь погружаться под слой песка и воды, но стоит приложить силу и хлопнуть по поверхности рукой, она моментально станет твердой.
Немного истории

Знаменитый физик Исаак Ньютон заметил, что, если плыть по реке и быстро грести веслами – так намного сложнее, нежели, это делать медленно. Эта мысль натолкнула его сформулировать закон, что вязкость жидкости увеличивается пропорционально силы воздействия на нее.

Неньютоновские жидкости, которые вы встречаете каждый день – масляные краски, тушь для ресниц, болото, кровь и многое другое.

Есть раздел в науке, который занимается изучение неньютоновской жидкости – реология. Это раздел в физике, где изучают деформацию и текучесть вещества.

Применение неньютоновских жидкостей

Она применяется во многих сферах деятельности – военные разработки, автопромышленность, косметология, кулинария.

В военном производстве разрабатывают новое поколение бронежилетов. Учеными был создан прототип бронежилета нового поколения. Между слоями жилета используют специальный жидкий состав, которая при ударе распределяется по всему бронежилету.

Если в такой жилет попадет пуля, то она не пробьет его, а застрянет внутри. Также применяется при других разработках, например, инновационный материал, из которого делают снаряжение для горнолыжников. Данный материал приставляет собой отдельные ячейки с жидкой и твердой фазой.

В косметологии используют свойства неньютоновской жидкости, чтобы косметика не растекалась по лицу, а держалась красивым макияжем. Примеры из косметологии – различные крема, тональные основы, туши, блески. К каждому продукту подбираются индивидуальные показатели вязкости.

В автомобильной промышленности тоже используют свойства неньютоновсих жидкостей, например, моторные масла. При работе двигателя они уменьшают свою вязкость в несколько десятков раз.

В качестве примера из кулинарии можно привести кетчуп, майонез, сливочное масло.

Неньютоновские жидкости уже больше 50 лет используют в пожаротушении. Благодаря полимеру длина струи из бронзбойта почти в 2 раза длиннее.

Неньютоновская жидкость применяется во многих производственных процессах нефтепроизводства.

Классификация и свойства

Основные свойства неньютоновскй жидкости:

Как сделать неньютоновскую жидкость дома

Сейчас продают готовый набор с домашними опытами для всей семьи. Дальше мы расскажем, как приготовить ее в домашних условиях и какие опыты можно провести. Рецепт неньютоновской жидкости очень прост. Ингредиенты есть в каждом доме. На фото видно, как сделать раствор, и какие опыты провести.

Для неньютоновской жидкости нам понадобиться 2 ингредиента — крахмал и вода в пропорции 1 к 1. Пропорция может быть немного другой — все зависит от крахмала. Если вы будите видеть, что раствор слишком жидкий, добавьте еще крахмал. В миску с водой добавляем крахмал и начинаем размешивать.

Смесь станет густой и мешать ее будет трудно. Можете надавить на поверхность и почувствуете сопротивление. Оставьте раствор в покое и частицы крахмала выпадут на дно. Если вы начнете обратно смешивать, то смесь обратно начнет твердеть. Если размешивать быстро, то вязкость становится выше.

Опыты в домашних условиях

Опыты с ньютоновской жидкостью понравятся не только детям, но и взрослым.

Делаем всем знакомый из детства лизун или популярный слайм

Все помнят разноцветных лизунов, их можно было разминать руками, они не прилипали к коже и весело стекали по стене. Сделать такой лизун можно дома имея следующие ингредиенты — банка клея пва, понадобиться примерно 100 грамм, стакан воды и тетроборат натрия, который подают в любой аптеке в виде раствора или порошка.

Можно использовать различные пищевые красители, а для декора блестки и косметическую пудру.

В глубокой емкости смешиваем воду, клей и краситель. Аккуратно добавляем столовую ложку тетробората натрия, и все смешиваем. Наша жидкость становится густой и тягучей. Игрушка готова. Для сохранности лизун желательно хранить в закрытых емкостях и не допускать попадания прямых солнечных лучей.

Популярные сегодня слаймы – это тоже пример неньютоновской жидкости. Сделать их тоже легко в домашних условиях.

Как хранить неньютоновскую жидкость

Как только вы оставляете жидкость в покое на несколько часов, она начинает засыхать. Но стоит добавить воды, и вы снова можете проводить опыты всей семьей.

Лучше хранить в закрытой емкости. Если вы наигрались и хотите вылить, то дождитесь ее засыхания и утилизируйте в урну. В канализацию смывать нельзя.

Каждый день мы сталкиваемся с неньютоновской жидкостью. Мы рассказали, как легко из обычного крахмала дома приготовить необычную воду и провести с детьми опыты. А опыты с ней не только веселые, но и помогают легким языком изучать законы физики.

Неньютоновская жидкость полностью не изучена наукой, но ученые уверены, что благодаря ей произойдет прорыв во многих сферах производства.

Источник

Загадки неньютоновской жидкости

Человек на протяжении нескольких тысячелетий проявляет значительный интерес к изучению жидкости, этот интерес вызван рядом причин.

Во — первых, наличие в природе значительных запасов жидкостей, которые легкодоступны человеку.

Во — вторых, жидкие тела обладают рядом полезных свойств, которые можно без особых проблем использовать в повседневной жизни.

В — третьих, немаловажным фактором является то, что большинство химических реакций протекают в жидкой фазе (чаще всего в водных растворах).

Жидкостью — это одно из состояний вещества, основным свойством которой, является способность неограниченно менять форму под внешним воздействием, сохраняя при этом объём. К Физическим свойствам жидкости относятся: текучесть, сохранение объёма, вязкость, испарение, кипение и т.д.

В гидродинамике жидкости делятся на ньютоновские и неньютоновские?

Откуда возникло такое деление?

В конце XVII века Исаак Ньютон обратил внимание, что быстро грести вёслами гораздо тяжелее, нежели если делать это медленно. Он сформулировал закон, согласно которому вязкость жидкости увеличивается пропорционально силе воздействия на неё. Следовательно, Ньютоновская жидкость это вязкая жидкость, подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона.

А неньютоновская жидкость та, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости. К ним можно отнести масляные краски, зубную пасту, болото, жидкое мыло, зыбучие пески и др.

На сегодняшний день существует множество примеров применения такой жидкости: в кулинарии, косметологии, медицине и др.

С целью выяснения распространённости знаний о существовании неньютоновских жидкостей было проведено анкетирование студентов, преподавателей и родителей учащихся.

Результаты показали: около 50% опрошенных ответили, что существуют жидкости по поверхности которых ходить можно и это не вода. Остальные же не верят в существование такие жидкостей или попросту о них не знают. Результаты анкетирования убедительно показали, что данная работа будет интересна не только студентам, но и взрослым.

Таблица 1 Результаты анкетирования

Для исследования свойств неньютоновской жидкости мы совместно с преподавателем ее приготовили, смешав при этом крахмал и воду в пропорциях 1:1. В результате получили вязкую жидкость, обладающую уникальными свойствами.

Опыт №1. Заметили, если мешать быстро, чувствуется сопротивление, а если медленнее, то нет.

Опыт №2. Так, если в воду бросить предмет он упадет на дно, но если этот же предмет бросить в неньютоновскую жидкости он какое то время будет на поверхности, как если бы он соприкоснулся с твёрдым веществом.

Опыт №3. Кроме того, можно опустить руку в жидкость и резко сжать пальцы. Можно почувствовать, как между ними образовалась твёрдая прослойка.

Опыт №4. Если опустить предмет в эту смесь и резко попытаться её вытянуть, то большая вероятность, что она поднимется вслед за ним, в отличие от воды.

Опыт №5. Когда быстро воздействовать на жидкость, например, катать шарик, то он получится на самом деле, но как только мы прекратим это воздействие, то жидкость растечется в руке. Следовательно, если воздействовать на неньютоновскую жидкость механическими усилиями, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, а если это прекратить, то она снова примет свойства жидких тел.

Опыт №6. Течение вязкой жидкости. Неньютоновскую жидкость выливали с высоты 15 см и наблюдали: что струйка начинает накручиваться колечками или складываться складками, образуя «жидкий канат». Это получалось из-за того, что падая и ударяясь о поверхность, струйка сжимается.

В результате проведенных опытов было выявлено ряд различий свойств ньютоновской и неньютоновской жидкостей, что позволяет ее использовать в современном мире. А также был проведён обзор теоретических источников информации. Проведена серия экспериментов с неньютоновской жидкостью. Были выполнены все поставленные задачи, сделаны все запланированные опыты и подтверждена гипотеза: неньютоновская жидкость, это смесь, которая действительно обладает свойствами жидкостей, а также некоторыми «особыми» свойствами и по ней можно ходить!

Таблица 2 Сравнение свойств ньютоновской и неньютоновской жидкостей

Существует много удивительных вещей вокруг нас, и неньютоновская жидкость яркий этому пример. Мы надеемся, что нам удалось наглядно продемонстрировать ее удивительные свойства.

Источник