ग्राफीन आधारित सामग्री: सैन्य सुरक्षा उपकरणों के हल्के वजन में एक क्रांतिकारी सफलता

सैन्य सुरक्षा उपकरणों का हल्का वजनः तात्कालिक रूप से सफलता की आवश्यकता वाली सामरिक मांगें

सैन्य सुरक्षा के क्षेत्र में, आदर्श बुलेटप्रूफ प्रभाव प्राप्त करने के लिए, बुलेटप्रूफ उपकरण में आमतौर पर मोटी और भारी होने की विशेषताएं होती हैं।बुलेटप्रूफ उपकरण की अत्यधिक मोटाई और वजन के कई प्रतिकूल प्रभाव होंगेउदाहरण के लिए, जब सैनिक भारी बुलेटप्रूफ उपकरण पहनते हैं, तो उनकी गतिशीलता बहुत कम हो जाएगी।और उनके लिए तेजी से सामरिक कार्यों को पूरा करना मुश्किल होगा जैसे आगे बढ़ना और तेजी से स्थानांतरणइसी समय, उपकरण का अत्यधिक वजन सैनिकों की शारीरिक खपत को बढ़ाएगा और युद्ध के मैदान पर उनके निरंतर युद्ध के समय को छोटा करेगा। how to minimize the thickness and weight of bulletproof equipment to the greatest extent while ensuring that the bulletproof performance is not reduced has become a key issue that the military field focuses on and urgently needs to solve.

द्वितीय. न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय की सफलता की खोजः ग्राफीन की दो परतों का प्रभाव सख्त प्रभाव

(1) ग्राफीन की सूक्ष्म संरचना और उत्कृष्ट यांत्रिक गुण

आइए पहले इस अद्भुत सामग्री, ग्राफीन को गहराई से देखें। सूक्ष्म संरचना से विश्लेषण करते हुए, ग्राफीन कार्बन परमाणुओं से बना है।इन कार्बन परमाणुओं को सबसे पहले एक-दूसरे से जोड़कर शहद के घोंसले जैसी एक परत वाली शीट संरचना बनाई जाती हैयह अद्वितीय संरचना ग्रेफीन को अत्यंत उच्च शक्ति प्रदान करती है। इसके बाद, इस तरह की चादरों की कई परतों को एक दूसरे के ऊपर ढेर किया जाता है ताकि ग्रेफीन का मैक्रोस्कोपिक रूप बन सके।

(2) डायमेन सामग्री का अनुसंधान, विकास और प्रदर्शन अनुकूलन

प्रोफेसर एलिसा रीडो के नेतृत्व वाली शोध टीम, अपने अद्वितीय डिजाइन अवधारणा के साथ,सिलिकॉन कार्बाइड संरचना में ग्रेफीन की दो एकल-परत शीटों को शानदार ढंग से जोड़ा और सफलतापूर्वक एक नई सामग्री विकसित की - डायमेनइस सामग्री के बेहद अनूठे गुण हैंः सामान्य स्थिति में यह एल्यूमीनियम पन्नी के समान हल्का और नरम होता है, जिससे इसे ले जाना और संचालित करना आसान हो जाता है;लेकिन जब यह अचानक लागू बाहरी बल का सामना करता है, यह तुरंत अपनी स्थिति बदल जाएगी, और इसकी कठोरता में तेजी से वृद्धि होगी, हीरे से भी कठिन।
यह नई सामग्री प्रारंभ में एसोसिएट प्रोफेसर एंजेलो बोन्जियोर्नो के चतुर विचार से उत्पन्न हुई थी।उन्होंने सावधानीपूर्वक एक कंप्यूटर मॉडल बनाया और सैद्धांतिक रूप से प्रदर्शित किया कि दो पतली परतों के सटीक संरेखण से अति उच्च शक्ति प्रभाव प्राप्त हो सकता हैरिडो की टीम ने बाहरी बल के प्रभाव के परिदृश्यों का अनुकरण करके वास्तविक नमूनों का परीक्षण किया, अंततः इस निष्कर्ष की व्यवहार्यता का सत्यापन किया।

नवीनतम अनुसंधान प्रगतिः दिसंबर 2024 में,संयुक्त राज्य अमेरिका के नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में रिडो टीम द्वारा प्रकाशित शोध में तीन परत के एपिटैक्सियल ग्राफीन के तनाव इलेक्ट्रॉनिक्स प्रभाव का खुलासा किया गया हैसिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट पर स्व-संयोजित एबीए/एबीसी स्टैक्ड क्षेत्र इंटरलेयर व्यवस्था को विनियमित करके इलेक्ट्रॉनिक गुणों के सटीक नियंत्रण को प्राप्त कर सकते हैं।यद्यपि यह शोध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों पर केंद्रित है, इंटरलेयर एलाइनिंग टेक्नोलॉजी में सफलता डायमेन सामग्री के बुलेटप्रूफ प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए एक नया रास्ता प्रदान करती है,जैसे कि इंटरलेयर स्थिरता में सुधार करके प्रभाव प्रतिरोध स्थिरता में वृद्धि करना.

III. राइस विश्वविद्यालय की तकनीकी सफलताः ग्राफीन की बहु-स्तरित संरचना के ढेर में ऊर्जा अवशोषण तंत्र

राइस विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने संबंधित क्षेत्र में एक और तरीका पाया है और "माइक्रोस्फीयर" की प्रभाव ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए ढेर किए गए ग्राफीन की 300 परतों का सफलतापूर्वक उपयोग किया है।इस दिशा में अनुसंधान न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय के दो-स्तर के कठोर प्रभाव का पूरक है और संयुक्त रूप से हल्के बुलेटप्रूफ सामग्री के विकास को बढ़ावा देता है.
तकनीकी सफलताः सितंबर 2024 में, राइस विश्वविद्यालय में जेम्स एम. टूर की टीम द्वारा विकसित फ्लैश जोल हीटिंग (एफजेएच) तकनीक ने ग्राफीन के कम लागत वाले बड़े पैमाने पर उत्पादन को महसूस किया।यह तकनीक कार्बन अपशिष्ट को 1 सेकंड के भीतर उच्च गुणवत्ता वाले ग्राफीन में बदल सकती है, जिसमें केवल 7.2 किलोजूल प्रति ग्राम की विद्युत ऊर्जा की लागत और बहुत कम दोष दर है,ग्राफीन की 300 परतों की स्टैक्ड संरचना के औद्योगिक अनुप्रयोग की नींव रखने के लिएउदाहरण के लिए, इंटरलेयर व्यवस्था को अनुकूलित करके ऊर्जा अवशोषण दक्षता में और सुधार किया जा सकता है।

IV. प्रयोगशाला से युद्ध के मैदान तक: ग्राफीन बुलेटप्रूफ सामग्री का व्यावसायीकरण प्रक्रिया

(1) विपणन मामलाः सामग्री अनुसंधान और विकास से उत्पाद कार्यान्वयन तक
सितंबर 2024 में, प्रीमियर ग्राफीन ने डिफेंस एटॉमिक्स के साथ $ 50 मिलियन से अधिक के सहयोग समझौते पर हस्ताक्षर किए, जिसमें 140,000 टुकड़े ग्राफीन बुलेटप्रूफ वेस्ट और हेलीकॉप्टर कवच का उत्पादन करने की योजना है।उनके उत्पादों में गांजा आधारित ग्राफीन सामग्री का प्रयोग किया जाता है, अमेरिकी एयरोस्पेस स्तर के सुरक्षा मानकों को पूरा करते हुए, प्रयोगशाला से बड़े पैमाने पर उत्पादन तक ग्राफीन बुलेटप्रूफ सामग्री के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है।

(2) उद्योग प्रदर्शनी गतिशीलताः प्रौद्योगिकी कार्यान्वयन परीक्षण चरण में प्रवेश कर रहा है
2025 शंघाई अंतर्राष्ट्रीय बुलेटप्रूफ सामग्री प्रदर्शनी ने बताया कि ग्राफीन बुलेटप्रूफ वेस्ट की सुरक्षात्मक क्षमता पारंपरिक केवलर सामग्री की तुलना में दोगुनी हो गई है।और वजन 30% से अधिक कम हो गया हैवर्तमान में, यह छोटे बैच परीक्षण चरण में प्रवेश कर चुका है। The graphene-reinforced silicon carbide ceramic armor displayed at the Chongqing Civil-Military Dual-Use New Materials Exhibition held at the same time has increased the impact resistance performance by 20% through the addition of graphene powder, जो कम्पोजिट कवच में ग्राफीन की व्यावहारिक अनुप्रयोग क्षमता को दर्शाता है।

(3) प्रौद्योगिकी एकीकरण की प्रवृत्तिः क्रॉस-मटेरियल सहयोगात्मक नवाचार
The development roadmap formulated by the European Union Defense Agency shows that the composite material of graphene and ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) has entered the live-fire testing stage and is expected to be officially deployed within 3-5 yearsयह क्रॉस-मटेरियल सहयोगात्मक नवाचार ग्राफीन की उच्च शक्ति को पारंपरिक पॉलिमर सामग्री की लचीलापन के साथ जोड़ता है।बुलेटप्रूफ उपकरणों के समग्र प्रदर्शन में सुधार के लिए एक नई दिशा खोलने के लिए.

V. भविष्य की संभावनाएंः बुद्धिमान और सतत सुरक्षा सामग्री की एक नई पीढ़ी

ग्राफीन बुलेटप्रूफ सामग्री पर शोध दो प्रमुख दिशाओं में गहरा रहा हैः
बुद्धिमान डिजाइनः न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय की टीम डायमेन के प्रभाव कठोरता गुणों को मशीन लर्निंग एल्गोरिदम के साथ संयोजन की खोज कर रही है,बाहरी बल मापदंडों की वास्तविक समय की निगरानी द्वारा सामग्री संरचना को गतिशील रूप से समायोजित करना ताकि सुरक्षा दक्षता में बुद्धिमान सुधार प्राप्त किया जा सके;

सतत उत्पादनः राइस विश्वविद्यालय की एफजेएच तकनीक ग्रेफीन के उत्पादन के लिए अपशिष्ट कार्बन स्रोतों का उपयोग करती है, जिससे हरित विनिर्माण की दिशा में बुलेटप्रूफ सामग्री के परिवर्तन को बढ़ावा मिलता है।प्रदर्शन में सुधार और पर्यावरण संरक्षण की जरूरतों दोनों को ध्यान में रखते हुए.

निष्कर्ष के रूप में, ग्राफीन आधारित सामग्री के अनुसंधान, विकास और अनुप्रयोग सैन्य सुरक्षा उपकरणों के हल्के वजन और उच्च प्रदर्शन के लिए एक नया मार्ग प्रदान करते हैं।तकनीकी बाधाओं के धीरे-धीरे टूटने और व्यावसायीकरण प्रक्रिया में तेजी के साथ, एक नई पीढ़ी के हल्के बुलेटप्रूफ उपकरण से भविष्य के युद्ध के मैदान में क्रांतिकारी बदलाव की उम्मीद है,सैनिकों की सुरक्षा और उनकी सामरिक निष्पादन क्षमताओं में तेजी से सुधार.