Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een methode bedacht om sterke, ultradunne vezels te maken voor lichtere kogelwerende vesten. Ze noemen deze methode gel elektrospinnen.
Kogelwerende vesten worden gemaakt van Kevlar of Dyneema, speciale soorten polyetheen. Deze bestaan uit dunne, maar sterke microvezels. Er zijn veel van deze microvezels nodig om een kogel tegen te houden, waardoor kogelwerende vesten groot en zwaar zijn.
Onderzoekers van MIT hebben ultradunne polyetheen microvezels gemaakt, die even sterk zijn als bestaande vezels. Dankzij de diameter van enkele honderden nanometers – ongeveer 250 keer dunner dan een mensenhaar – en een lagere dichtheid, kunnen de vezels mogelijk worden gebruikt voor kleinere, lichtere kogelwerende vesten.
Spinnen
Bestaande polyetheen microvezels worden gemaakt door middel van gelspinnen. Het materiaal zit opgelost in een gel, van waaruit een machine een dunne draad trekt. Vervolgens verdampt hieruit het vocht, waardoor een vaste vezel met een diameter van zo’n 15 µm overblijft.
Elektrisch veld
Onderzoekers van MIT hebben nu een andere methode ontwikkeld om nóg dunnere polyetheen microvezels te maken. Ze injecteren de gel vanuit een verwarmde spuit in een ruimte waar een elektrisch veld aanwezig is. Door de elektrische krachten zwiept de gel, die geladen is, heen en weer. Dit rekt de gel uit en levert een stevige, sterke vezel die vijftig keer dunner is dan de bestaande.
Sterk en stevig
‘Normaal gesproken kan een onderzoeker een eigenschap verbeteren, maar dan leidt dit tot de vermindering van een andere eigenschap,’ zegt hoogleraar chemie Gregory Rutledge in een persbericht van MIT. ‘Sterkte en stevigheid zijn zo’n tweetal: wanneer je een grote sterkte krijgt, verlies je meestal stevigheid. Het materiaal wordt bros.’ Met uitvinding van het zogeheten gel elektrospinnen zijn Rutledge en zijn groep er toch in geslaagd om sterkte en stevigheid te combineren in één microvezel. De onderzoekers proberen er nu achter te komen hoe het komt dat de vezels zo sterk zijn.
Openingsfoto: microscopisch beeld van de ultradunne vezels. Credits: MIT
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.