지면

Dec 26, 2023

University of Kent 작성2022년 12월 16일

연구자들이 초음속 충격을 막을 수 있는 새로운 합성생물학 소재를 개발했습니다. 차세대 방탄복 등 다양한 실용적인 응용 분야가 있을 수 있습니다.

과학자들은 국방 및 행성 과학 분야 모두에 혁명을 일으킬 수 있는 새롭고 획기적인 충격 흡수 소재를 개발하고 특허를 받았습니다. 획기적인 발전은 Ben Goult 교수와 Jen Hiscock 교수가 이끄는 켄트 대학의 팀에 의해 이루어졌습니다.

TSAM(Talin 충격 흡수 재료)으로 명명된 이 새로운 단백질 기반 재료 계열은 초음속 발사체 충격을 흡수할 수 있는 SynBio(또는 합성 생물학) 재료의 첫 번째 알려진 예를 나타냅니다. 우주 및 대기권 상층부에서의 초고속 충격 연구(천체물리학)를 가능하게 하는 차세대 방탄복 및 발사체 포획 재료 개발의 문을 엽니다.

Ben Goult 교수는 다음과 같이 설명했습니다. "세포의 천연 충격 흡수제인 탈린 단백질에 대한 우리의 연구는 이 분자가 장력이 가해지면 열리고 장력이 떨어지면 다시 접히는 일련의 이진 스위치 도메인을 포함하고 있음을 보여주었습니다. 힘에 대한 이러한 반응은 탈린을 생성합니다. 분자 충격 흡수 특성은 큰 힘 변화의 영향으로부터 세포를 보호합니다. 탈린을 중합하여 TSAM을 만들 때 탈린 단량체의 충격 흡수 특성이 재료에 놀라운 특성을 부여한다는 사실을 발견했습니다."

팀은 계속해서 TSAM의 실제 적용을 시연하여 이 하이드로겔 재료에 1.5km/s(3,400mph)의 초음속 충격을 가했습니다. 이는 자연 및 인공 물체에 충돌하는 우주 입자보다 빠른 속도입니다(일반적으로 1km 초과). /s) 및 총기의 총구 속도 – 일반적으로 0.4~1.0km/s(900~2,200mph) 사이입니다. 또한 팀은 TSAM이 현무암 입자(직경 ~60μM)와 더 큰 알루미늄 파편 조각의 충격을 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 충격 후에도 이러한 발사체를 보존할 수 있다는 사실을 발견했습니다.

현재 방탄복은 섬유 강화 복합재로 뒷받침되는 세라믹 표면으로 구성되는 경향이 있는데, 이는 무겁고 번거롭습니다. 또한 이 갑옷은 총알과 파편을 차단하는 데 효과적이지만 갑옷 뒤에 둔상을 초래할 수 있는 운동 에너지를 차단하지는 않습니다. 더욱이 이러한 형태의 갑옷은 구조적 무결성이 손상되어 충격을 받은 후 돌이킬 수 없을 정도로 손상되어 더 이상 사용할 수 없게 되는 경우가 많습니다. 이로 인해 TSAM을 새로운 갑옷 디자인에 통합하면 이러한 기존 기술에 대한 잠재적인 대안이 될 수 있으며, 충격으로 인한 부상을 포함하여 더 넓은 범위의 부상으로부터 착용자를 보호하는 더 가볍고 오래 지속되는 갑옷을 제공할 수 있습니다.

또한 충격 후 발사체를 포착하고 보존하는 TSAM의 능력은 우주 잔해, 우주 먼지 및 미세 유성체를 효과적으로 수집할 수 있도록 에너지 소산 물질이 필요한 항공우주 부문에 적용 가능합니다. 과학적 연구. 또한 이러한 포획된 발사체는 항공우주 장비 설계를 용이하게 하여 우주비행사의 안전과 값비싼 항공우주 장비의 수명을 향상시킵니다. 여기서 TSAM은 발사체 충격으로 인한 온도 상승으로 인해 녹기 쉬운 업계 표준 에어로겔에 대한 대안을 제공할 수 있습니다.

Jen Hiscock 교수는 다음과 같이 말했습니다. "이 프로젝트는 기초 생물학, 화학 및 재료 과학 간의 학제간 협력으로 시작되었으며, 그 결과 이 ​​놀라운 새로운 종류의 재료가 생산되었습니다. 우리는 실제 문제를 해결할 수 있는 TSAM의 잠재적인 번역 가능성에 대해 매우 기대하고 있습니다. -세계적인 문제입니다. 이는 우리가 국방 및 항공우주 분야의 새로운 협력자들의 지원을 받아 적극적으로 연구하고 있는 것입니다."

참고 자료: Jack A. Doolan, Luke S. Alesbrook, Karen B. Baker, Ian R. Brown, George T. Williams, Jennifer R. Hiscock 및 Benjamin T의 "차세대 단백질 기반 재료는 초음속 충격으로부터 발사체를 포착하고 보존합니다" . Goult, 2022년 11월 29일, bioRxiv.DOI: 10.1101/2022.11.29.518433