Вечный смартфон и жидкий бронежилет — в Китае создают неубиваемые гаджеты

Китайские инженеры создали «жидкую броню» для смартфона Huawei. Материал мгновенно затвердевает при ударе, прежде чем вернуться в свое гибкое состояние. Прочность экрана основана на биофизических реакциях: она превращает крахмальную кашицу в твердое вещество, пока она находится под давлением.

Исследователи Huawei потратили три года на разработку технологии для складных экранов телефонов, черпая вдохновение в свойствах крахмала поглощать удары при определенных условиях. Благодаря этому и сделали гибкие внутренние экраны для новых смартфонов под устойчивой к царапинам внешней поверхностью.

Материал, для разработки которого потребовалось более 100 экспериментов, основан на явлении, которое превращает раствор крахмала в нужных пропорциях в неньютоновскую жидкость. Это, как помним, наверное, из школьного курса физики, нечто среднее между жидкостью и твердым телом. Льется как вода, но затвердевает при внезапном ударе.

В видеороликах TikTok даже был тренд: люди бегали по поверхности бассейна, наполненного крахмальной суспензией, не погружаясь. Хитрость заключается в том, чтобы двигаться быстро, поскольку суспензия затвердевает непосредственно под каждым шагом, а затем мгновенно возвращается в жидкое состояние, когда давление спадает.

Неньютоновских жидкостей в обыденной жизни множество: на кухне это, например, кефир, мед, кетчуп, арахисовая паста, заварной крем, а в ванной — лак для ногтей. А еще — многие краски, смазки, нефтепродукты.

— Это очень похоже на заварной крем. Технологию лучше всего объяснить на примере размешивания воды ложкой. В воде вы ощущаете небольшое сопротивление ложке. В то время как с «жидкой броней» вы почувствовали бы значительное сопротивление, поскольку элементы в жидкости сцепляются друг с другом. Чем быстрее вы перемешиваете, тем тверже «броня», — объясняют авторы изобретения.

Исследователи Huawei заявили, что целью их разработок было снизить риск разбивания экранов. Устройства становятся все крупнее и тоньше, их сложно удержать в руках.

— Использование «ударопрочного» материала в экранах складных телефонов значительно повышает устойчивость гаджетов к ударам, — объясняет Вэй Яньпэнь, профессор Института механики Академии наук Китая, — Этот материал на молекулярном уровне поглощает энергию удара за счет химических связей.

Материал относится к классу полисилоксанов. Длинные молекулярные цепи этого полисилоксана, «сшитые» поперек, создают ячеистую структуру, которая сохраняет твердость экрана в нормальных условиях, но поглощает удары за счет разрыва динамических связей. Причем жидкость легкая и прозрачная (прозрачность составляет 92%, то есть близка к абсолютной).

Обработка нового материала плазменным напылением добавила к его поверхности специальный слой, который улучшает сцепление с оптическим прозрачным клеем и облегчив сборку с другими деталями телефона.

Правда, по степени ударопрочности смартфонам все еще есть, куда расти. Разработчики из Huawei пишут, что экран смартфона выдержит, если на него с высоты 1 метр упадет, например, губная помада, маркер или какой-то похожий бытовой предмет. А вот смартфон падения из окна или даже со стола может и не выдержать — технологии пока не позволяют.

Хотя, в любом случае, китайские инженеры впервые в истории применили неньютоновскую жидкость в электронике. Свойство неньютоновских жидкостей китайские инженеры исследуют давно. В лаборатории изучают антивандальные свойства полиэтиленгликоля, жидкого полиэтилена и других полимеров.

Китайцы намного дальше инженеров из других стран продвинулись в том, чтобы создавать на основе неньютоновских жидкостей чехлы для телефонов, рабочие перчатки, вставки для обуви. мотоциклетные доспехи, военные и спортивные шлемы — способов применения «жидкой брони» предостаточно.

Причем не только на гражданке, но и в военном деле: уже созданы бронежилеты не из пластин карбида кремния или сверхпрочного волокна кевлара, а из специальных жидкостей, поглощающих удар. Возможно, через несколько лет появится и «жидкая броня» для танков и другой военной техники.

Прямо сейчас кевларовые бронежилеты хорошо блокируют пули, но плотно прилегающий материал, который спасает вашу жизнь, также может при выстреле деформироваться. Поглощая энергию пули, кевлар может «продавиться» на 4 см — а это может сильно травмировать и даже убить обладателя бронежилета.

А вот «жидкая броня» отличается от кевлара еще и тем, что она эффективнее распределяет энергию удара. Твердеет большая площадь, а это означает, что травма будет слабее, а пули с меньшей вероятностью срикошетят.

Кроме того, бронежилеты из «жидкой брони» потенциально будут на две трети легче кевларовых. А это очень важно даже в современной войне, несмотря на все ее технологические новшества: носить на себе сутками десятки килограммов мало какой солдат захочет.