Polimero può bloccare proiettili da 9 millimetri

La tecnologia delle corazze antiproiettile ha fatto salti da gigante negli ultimi 10 anni: si è passati da semplici aste metalliche di rinforzo, pesanti e ingombranti, a materiali ceramici hi-tech leggeri e capaci di fermare proiettili di medio calibro, fino a scomodare la nanotecnologia, che promette risvolti futuri estremamente interessanti.
I ricercatori della Rice University e dell' Institute for Soldier Nanotechnologies hanno deciso di portare la tecnologia antiproiettile ad un livello superiore sfruttando il mondo dei nanomateriali per scoprire polimeri particolarmente resistenti all'impatto di un proiettile.
Perché preoccuparsi tanto se già disponiamo di giubbotti antiproiettile relativamente efficaci? Perché la tecnologia bellica si evolve costantemente, e ciò che risulta efficace oggi potrebbe non esserlo più negli anni futuri. Lo studio sui materiali antiproiettile, inoltre, ha risvolti molto importanti in qualunque settore siano necessari materiali resistenti all'impatto, come le protezioni contro i micrometeoriti installate sulla Stazione Spaziale Internazionale. 
Gli scienziati si sono concentrati sulle molecole chiamate copolimeri a blocchi, dimostratesi particolarmente efficaci nell'arresto di un impatto equivalente a quello di proiettile da 9 millimetri in piena corsa. "Il polimero ha fermato il proiettile da laboratorio e lo ha sigillato" spiega Ned Thomas, membro del team. "Non c'è alcun danno macroscopico; il materiale non si è rotto; non si è fratturato. E' rimasto trasparente. Sarà un perfetto materiale balistico".
I ricercatori hanno sfruttato il polidimetilsilossano, un copolimero a blocchi la cui struttura si dispone naturalmente in strati spessi circa 20 nanometri e composti da molecole di differente densità, alcune più "rigide" e altre più "morbide". Il polidimetilsilossano è un polimero comunemente utilizzato per la realizzazione di stucchi, adesivi e sigillanti proprio per le sue caratteristiche strutturali, e non è raro trovarlo in fluidi lubrificanti e cosmetici.

La capacità del polidimetilsilossano di resistere all' impatto di un proiettile da 9 millimetri è stata misurata indirettamente tramite un esperimento su scala molto più ridotta rispetto a quella reale.  I ricercatori hanno infatti creato un sottilissimo strato di polimero e lo hanno colpito con un piccolo proiettile di soli 3 micron di diametro scagliato da un laser a velocità comprese tra i 500 m/s e i 5 km/s.
Jae-Hwang Lee, ricercatore a capo del gruppo, ha calcolato che l'impatto, rapportato alla scala macroscopica, è stato 2000 volte più veloce della caduta di una mela dall'altezza di un metro, e ha generato un'energia 760 volte superiore.
Il polidimetilsilossano si è comportato egregiamente: ha assorbito l'impatto e inglobato il proiettile nella sua struttura, senza tuttavia perdere le sue caratteristiche fondamentali di robustezza e potere d'arresto.
Il materiale ha capacità di assorbimento diverse in base all'orientamento della grana che lo compone. Se l'impatto si verifica perpendicolarmente alla micro-grana, il potere d'arresto è maggiore per via della presenza di più strati che si deformano senza rompersi, assorbendo parte dell'energia del proiettile.
"Dopo l'impatto possiamo dissezionare la struttura e vedere quanto sia andato in profondità il proiettile, e osservare cosa è successo agli strati paralleli. Questi strati ci raccontano la storia dell'evoluzione della penetrazione del proiettile, e ci aiutano a capire quale meccanismo, su scala nanometrica, potrebbe giocare un ruolo importante in questo materiale di protezione ad alte prestazioni".
Uno degli aspetti ancora misteriosi sulle proprietà di questo materiale è il fatto che, al momento dell'impatto, la temperatura attorno al proiettile sembra aver raggiunto i 3.000°C, fondendo gli strati morbidi con quelli cristallini per creare una struttura mista semiliquida. Questo fenomeno potrebbe trovare importanti applicazioni nel campo della protezione dal deterioramento di eliche e parti mobili di turbine idrauliche, spesso soggette all'erosione da cavitazione che può seriamente comprometterne l' integrità strutturale.
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