Neprebojni jopiči prihodnosti bodo tekoči

Bella omnium contra omnes — vojna vseh proti vsem je po Hobbesu naravno stanje človeka. Tudi če bi rek nekoliko izkrivili, zanemarili njegov natančen namen in pomen v delih angleškega filozofa, bi še vedno odzvanjal kot v resničnosti neizpodbitno zasidrano dejstvo. Na žalost so grozote vojn eno boljših gonil napredka.

S prvim kamnom zalučanim v nasprotnika pred brezštevilnimi tisočletji se je začela tekma med projektili vseh vrst in ščiti, oklepi. Poglavitna težava tudi danes ostaja enaka. Kako razpršiti vse več energije brez onemogočanja gibanja. Kevlar in podobni materiali so učinkoviti, nikakor pa ne popolni. Poleg raziskav relativno eksotičnih (za zdaj) materialov kot so ogljikove nanocevke različnih konfiguracij in wolframovih kompozitnih nanocevk, je pozornost usmerjena tudi k nenewtonskim tekočinam.

Newtonska tekočina, tudi linearna viskozna tekočina se obnaša predvidljivo, pri njih so napetosti zaradi gibanja deformacije linearno odvisne od hitrosti deformacije. Kar pa ne velja za nenewtonske tekočine. Njihova viskoznost se lahko zmanjšuje ali povečuje, ko se strižne hitrosti povečujejo. Torej, hitrejša kot je deformacija, bolj (ali manj, odvisno od snovi) se tekočina »upira«; idealno za ustavljanje hitrih predmetov. Po naključju so izredno hitri objekti poglavitno sredstvo ubijanja v današnjih spopadih. Popolna kombinacija.

STF (shear-thickening-fluids), kakor se imenujejo tekočine, ki se zgostijo zaradi strižnih sil so znane že dalj časa. Primeri vključujejo mešanico koruznega škroba in vode (1 proti 2,5), mešanico silicijevih nanodelcev in polietilen glikola. Obstaja še cela vrsta drugih mešanic, številne so patentirane, celo skrivne.

Industrijsko proizvedene različice imajo raznolike aplikacije, od smučarskih kap, ščitnikov za kolena in komolce, motorističnih ščitnikov za hrbtenico (D3O), do jopičev, ki vsaj malo obvarujejo notranje organe rodeo jezdecev (Deflexion) medtem ko (če) jih teptajo kopita razjarjenega bika.

Nič kaj presenetljivo so lastnosti nenewtonskih tekočin pritegnile pozornost vojsk in oboroževalne industrije.

Leta 2014 je D3O iz Velike Britanije predstavil prototip čelade namenjene ščitenju uporabnika pred topim udarci, ne izstrelki. Prototip naj bi znantno izboljšal zaščito glave. S tekočino napolnjena obloga se je ob udarcu strdila in prenesla energijo na večjo površino glave.

V letu 2015 so na Poljskem pri inštitutu Moratex predstavili prototip neprebojnega jopiča. Ustaviti kroglo že dolgo ni nepremostljiva ovira. Kevlar je splošno znan in uporabljen, v kombinaciji s keramičnimi ploščami lahko ustavi tudi krogle dolgocevnega orožja. Težava pa je v deformaciji tesno prilegajočega se telovnika, ta se ob zadetku ukrivi navznoter do 4 cm. Takšna deformacija povzroči resne poškodbe, polomljena rebra so skoraj stalnica, poškodbe vranice imajo lahko smrtni izid.

V jopiču se nenewtonska tekočina izkaže za boljšo, odklon znaša le 1 cm, kinetična energija izstrelka se razporedi po večji površini, uporabnik zato čuti manj intenziven udarec, možnost odboja se zmanjša.

Uporaba takšnih snovi v kombinaciji z obstoječimi tkaninami se je z STF impregniran kevlar izkazal za izboljšavo. V eni od študij so 100 nm silicijeve delce razredčili z PEG (polietilen glikol) in metanolom. Impregnirani kevlar so nato obstreljevali z izstrelki s histrostjo 1 do 2 km/s. Impregnirani Kevlar je izkazoval 70% izboljšanje absorpcije energije.

Poljaki niso edini, v ZDA razvijajo suspenzijo keramičnih delcev. Dokler se nedostopnost materialov kot je grafen poveča, bo razvoj osebne zaščite verjetno tekel v smeri tekočih neprebojnih jopičev.