防弾チョッキ（ボディアーマー）は、銃弾や爆発による破片から身を守るのに役立ちます。
しかし、いくら防弾性能が高くても素材が重すぎるなら、実用には至りません。
そこで、米ウィスコンシン大学マディソン校（University of Wisconsin-Madison）物理学部に所属するラマササン・ザバマラン氏ら研究チームは、「ナノファイバーマット」と呼ばれる新しい超軽量装甲材料を開発しました。
この素材は非常に軽く、鋼鉄やケブラーよりも優れた防弾性能をもっているとのこと。
研究の詳細は、2021年12月6日付で科学雑誌『ACS Nano』に掲載されています。
目次
鋼鉄を超える「軽くて高強度な素材」が誕生！
防弾チョッキを圧倒する衝撃吸収材料！「宇宙船の装甲」にも役立つ？
鋼鉄を超える「軽くて高強度な素材」が誕生！
防弾チョッキには、「弾丸や飛来する破片を貫通させない」以上の性能が求められます。
弾丸が貫通しないとしても、衝撃は体に伝わってしまうからです。
「防弾チョッキを着ていても、骨折したり内臓が破裂したりする」と聞いたことがあるでしょう。
ですから大切なのは「いかに衝撃を吸収するか」という点なのです。
また、いくら防弾性能が高くても、重くては用途が限られてしまいます。
そのため、鋼鉄の5倍の引っ張り強度をもつケブラー（アラミド繊維）が利用されるようになりました。
これにより拳銃の弾丸を防げるソフトアーマーが登場したのです。
さらに、重要部位にセラミックプレートを追加したハードアーマーも登場しており、機動力を犠牲に防弾性能を向上させたタイプも存在します。
では、さらに防弾性能や軽さを向上させるには、どうすればよいのでしょうか？
研究チームは、弾丸だけでなく、もっと強力な衝撃さえも緩和する「超軽量装甲材料」を開発することにしました。
そして実際に開発された新しい材料は、「防弾チョッキをはるかに凌駕するアーマー」を生み出すのに役立つかもしれません。
防弾チョッキを圧倒する衝撃吸収材料！「宇宙船の装甲」にも役立つ？
新しい材料である「ナノファイバーマット」は、ケブラーのナノファイバーとカーボンナノチューブを組み合わせて作られました。
カーボンナノチューブは、「六角形に配置された炭素原子（グラフェン）」のシートを円筒状に丸めた構造をしています。
その強度は鋼鉄の約20倍であり、繊維方向の引っ張り強度はダイヤモンドを凌駕すると言われています。
近年、「次世代の素材」として注目を集めていました。
さて、研究チームは2つの素材を適切な割合で合成し、繊維間に水素結合を発生させることに成功。
これにより衝撃吸収性能が飛躍的に向上しました。
ザバマラン氏は、水素結合の効果を次のように説明しています。
「水素結合は動的な結合です。分離と結合を絶えず繰り返すことで、大量のエネルギーを放出できるのです」
材料に加わった衝撃を吸収・緩和するには、衝撃の運動エネルギーを他のエネルギーに変換したり逃がしたりしなければいけません。
繊維間にある水素結合が、その役目を果たしてくれているというのです。
そして超音速の微粒子を撃ち込むテストでは、エネルギー散逸性能（エネルギーを変換する性能）が100%向上したと報告されています。
非常に軽いナノファイバーマットは、従来のケブラーや重い鋼鉄の板よりも、高速物体の衝撃を緩和してくれるのです。
研究チームは、この新しい材料の性能の高さから、防弾チョッキだけでなく、「超軽量の装甲」として活用できると考えています。
将来的には、宇宙船の装甲として利用され、スペースデブリ（宇宙ゴミ）衝突時の衝撃を吸収してくれる可能性があるとのことです。
参考文献
New lightweight super material could battle bullets, deflect space debris
元論文
Extreme Dynamic Performance of Nanofiber Mats under Supersonic Impacts Mediated by Interfacial Hydrogen Bonds
提供元・ナゾロジー
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