«Рассеять энергию пули»: как нанотехнологии используются в военном деле

Графен всему голова

Графен, который многие называют революционным материалом XXI столетия, — самый прочный, самый лёгкий и электропроводящий вариант углеродного соединения. Не исключено, что графен, разработанный в лабораторных условиях, в ближайшее время найдёт свое применение не только в элементах питания солнечных батарей или микроэлектронике, но и будет спасать жизни солдат на поле боя.

Учёные из Нью-Йоркского университета пришли к выводу, что синтез двухслойного графена позволит сверхпроводник превратить в сверхпрочную защитную ткань и решить главную проблему всех бронежилетов — сочетать сверхпрочность с лёгкостью средств защиты. Разработчики по всему миру смогут отказаться не только от массивных стальных бронепластин, но и в перспективе откажутся от использования пара-арамидного волокна — кевлара.

Эксперименты с давлением на двухслойный графен алмазным стержнем показали, что такой материал гораздо лучше традиционных переносит любые механические повреждения и почти не деформируется.

Уникальные свойства графена помимо снижения массы бронежилета позволят решить и другую важную проблему. В настоящее время облачённый в бронежилет солдат или сотрудник спецподразделения, вне зависимости от класса защиты и типа брони, при попадании пистолетной или винтовочной пули в любом случае получает тяжёлое повреждение — так называемую компрессионную, или заброневую, травму. Новые материалы, по словам учёных, позволят оградить владельца такого снаряжения не только от гибели, но от тяжёлого вреда здоровью.

«Окончательные выводы относительно эффективности таких средств защиты можно будет делать лишь тогда, когда будут готовы первые серийные изделия. Но по своей структуре двухслойный графен, скорее всего, окажется прочнее кевлара и сможет гораздо эффективнее рассеивать энергию от попадания пули», — отметил в интервью RT один из сотрудников российского НИИ.

С выводами учёных согласен и военный эксперт Сергей Иванов. Однако, по его словам, применение графена в бронежилетах будет связано с некоторыми проблемами.

«Прочность такой конструкции объясняется большей скоростью распространения ударных волн в графене — он значительно лучше рассеивает энергию. Но проблема заключается в том, что для остановки пули и снижения заброневого воздействия пока требуется бронелист, состоящий из многих миллионов слоёв графена. Для этого требуется наладить производство этого материала в промышленных масштабах. А до такого решения ещё далеко», — уточнил Иванов.

Броня из нанотрубок

Другим популярным направлением работ, связанных с защитой жизни и здоровья человека от огнестрельного оружия и взрывных устройств, является создание бронежилетов из углеродных нанотрубок с диаметром всего несколько нанометров.

Многостенные нанотрубки представляют собой самый настоящий конструктор: с помощью углеродистых структур можно собирать своеобразные «бусы» — многоуровневую мозаику с хорошей прочностью.

Первые результаты в этом направлении были получены ещё в конце 2007 года — израильские учёные создали уникальный самовосстанавливающийся материал на основе наночастиц дисульфида вольфрама.

Испытания материала показали, что «наноброня» позволит практически полностью решить все проблемы, связанные с разработкой бронежилетов и средств защиты. Нанотрубки, синтезированные учёными, выдержали чудовищное давление — до 250 тонн на квадратный сантиметр. По подсчётам учёных, новый материал оказался не только в два раза легче, но и в четыре раза прочнее устаревших бронежилетов со стальными сменными бронепластинами и в шесть раз прочнее облегчённых кевларовых средств бронезащиты.

Однако, несмотря на перспективы такой брони, дальше лабораторных исследований израильские специалисты не продвинулись. Из-за высокой стоимости разработки в серийное производство новшество запущено не было.

«Внедрение этих технологий главным образом связано с объёмами выпуска такого продукта и, как следствие, со стоимостью производства. Бронежилеты — это массовый продукт, и в случае с производством каких-то революционных средств защиты необходимо, чтобы технология изготовления была не запредельно дорогой и адаптированной под массовый выпуск. Чтобы хотя бы приблизиться к серийному выпуску таких изделий, нужно не меньше 10 лет», — отметил в беседе с RT военный эксперт Юрий Лямин.

Жидкая броня

Но броня из нанотрубок стала не единственным образцом защиты, созданным с применением новых материалов, так и не вышедшим на уровень серийного производства. Один из таких проектов — специальный геленаполненный бронежилет, разработанный британской компанией Bae Systems, который должен был заменить традиционные бронежилеты с арамидным волокном.

Суть идеи была проста: уже состоящие на вооружении армии и специальных подразделений кевларовые бронежилеты для повышения надёжности предполагалось пропитать специальным составом.

В основе геля для пропитки арамидного волокна лежала неньютоновская жидкость — неоднородный состав со сложной молекулярной структурой.

Как утверждают разработчики, уникальность технологии «жидкой брони» заключается в том, что при столкновении с пулей жидкость затвердевает и поглощает энергию удара, тем самым обеспечивая повышенную защиту её владельцу.

По словам представителей Bae Systems, во время исследований объединение двух материалов обеспечило превосходную свободу движения и уменьшило общую толщину бронежилета до 45%.

Но, кроме лабораторного тестирования и создания экспериментального изделия, никаких результатов промышленного производства и регулярного применения британские учёные не представили.

Всё в одном

Однако оставаться только лишь средством защиты бронежилеты будут недолго — современные технологии позволят превратить бронежилет в настоящий военный многофункциональный инструмент, совмещающий в себе не только защитные функции, но и средства связи и системы жизнеобеспечения.

Первыми, кто на практике начал тестировать такие устройства, стали российские военные.

Один из основателей российских Сил специальных операций и первый командир спецподразделения ССО МО РФ Олег Мартьянов ещё в начале 2017 года сообщил, что бронежилет для российских спецназовцев будет сочетать в себе целый ряд вспомогательных устройств. И первые решения, связанные с объединением систем и подсистем в единый боевой комплект, успешно опробованы при разработке и производстве комплекта боевой экипировки «Ратник».

Гендиректор ЦНИИТОЧМАШ Дмитрий Семизоров отметил, что этот спецкомплект для российских военных является одним из самых безопасных в мире. «У нас есть информация по воздействию на эту экипировку в рамках реального применения: не было зафиксировано ни одного случая пробития средств индивидуальной бронезащиты — ни шлемов, ни бронежилетов», — подчеркнул Семизоров.

Однако некоторые эксперты отмечают, что использование различных материалов в единой конструкции — технически сложная задача, реализовать которую чрезвычайно тяжело даже с учётом принципиально новых материалов и технологий.

«Нет принципиальной разницы в том, какой именно материал использовать для защиты солдата. Создать универсальное устройство очень трудно. Проще сделать выбор в пользу модульной конструкции, чтобы бронежилет был отдельно, модуль связи — отдельно. Можно интегрировать в бронежилет и медицинский модуль с обеззараживающим веществом, но главная проблема будет состоять в том, как собрать всё необходимое в единую конструкцию», — пояснил в интервью RT главный редактор журнала «Экспорт вооружений» Андрей Фролов.

Вместе с тем все эксперты сходятся во мнении, что внедрение принципиально новых материалов обязательно изменит характер боевых действий. И не исключено, что за средствами защиты будет подтянуто и стрелковое вооружение.