Une équipe de l’Université du Kent, dirigée par les professeurs Ben Goult et Jen Hiscock, a créé et breveté un nouveau matériau absorbant les chocs qui pourrait révolutionner à la fois les secteurs de la défense et des sciences planétaires.
Cette nouvelle famille de matériaux à base de protéines, nommée TSAM (Talin Shock Absorbing Materials), représente le premier exemple connu d’un matériau SynBio (ou biologie synthétique) capable d’absorber les impacts de projectiles supersoniques. Cela ouvre la porte au développement d’armures pare-balles de nouvelle génération et de matériaux de capture de projectiles pour permettre l’étude des impacts à hypervitesse dans l’espace et la haute atmosphère (astrophysique).
Le professeur Ben Goult a expliqué : « Nos travaux sur la protéine taline, qui est l’amortisseur naturel de la cellule, ont montré que cette molécule contient une série de domaines de commutation binaires qui s’ouvrent sous tension et se replient une fois que la tension chute. Cette réponse à la force donne la taline ses propriétés d’absorption des chocs moléculaires, protégeant nos cellules des effets des changements de force importants. Lorsque nous avons polymérisé la taline dans un TSAM, nous avons découvert que les propriétés d’absorption des chocs des monomères de taline conféraient au matériau des propriétés incroyables.
L’équipe a ensuite démontré l’application dans le monde réel des TSAM, en soumettant ce matériau hydrogel à des impacts supersoniques de 1,5 km/s – une vitesse plus rapide que les particules dans l’espace qui impactent à la fois les objets naturels et artificiels (généralement > 1 km/s) et les vitesses initiales des armes à feu, qui se situent généralement entre 0,4 et 1,0 km/s. De plus, l’équipe a découvert que les TSAM peuvent non seulement absorber l’impact des particules de basalte (~ 60 µM de diamètre) et des éclats d’aluminium plus gros, mais également préserver ces projectiles après l’impact.
Les gilets pare-balles actuels ont tendance à être constitués d’une face en céramique soutenue par un composite renforcé de fibres, qui est lourd et encombrant. De plus, bien que cette armure soit efficace pour bloquer les balles et les éclats d’obus, elle ne bloque pas l’énergie cinétique qui peut entraîner un traumatisme contondant derrière l’armure.
De plus, cette forme d’armure est souvent endommagée de manière irréversible après un impact, en raison d’une intégrité structurelle compromise empêchant une utilisation ultérieure. Cela fait de l’incorporation de TSAM dans de nouvelles conceptions d’armure une alternative potentielle à ces technologies traditionnelles, fournissant une armure plus légère et plus durable qui protège également le porteur contre un plus large éventail de blessures, y compris celles causées par les chocs.
De plus, la capacité des TSAM à capturer et à préserver les projectiles après impact les rend applicables dans le secteur aérospatial, où il y a un besoin de matériaux de dissipation d’énergie pour permettre la collecte efficace des débris spatiaux, de la poussière spatiale et des micrométéoroïdes pour une étude scientifique plus approfondie. .
De plus, ces projectiles capturés facilitent la conception d’équipements aérospatiaux, améliorant la sécurité des astronautes et la longévité d’équipements aérospatiaux coûteux. Ici, les TSAM pourraient fournir une alternative aux aérogels standard de l’industrie, qui sont susceptibles de fondre en raison de l’élévation de température résultant de l’impact du projectile.
Le professeur Jen Hiscock a déclaré : « Ce projet est né d’une collaboration interdisciplinaire entre la biologie fondamentale, la chimie et la science des matériaux qui a abouti à la production de cette nouvelle classe étonnante de matériaux. Nous sommes très enthousiasmés par les possibilités de traduction potentielles des TSAM pour résoudre le monde réel C’est un sujet sur lequel nous menons activement des recherches avec le soutien de nouveaux collaborateurs dans les secteurs de la défense et de l’aérospatiale.
L’ouvrage est publié sur le bioRxiv serveur de préimpression.
Plus d’information:
Jack A. Doolan et al, Les matériaux à base de protéines de nouvelle génération capturent et préservent les projectiles des impacts supersoniques, bioRxiv (2022). DOI : 10.1101/2022.11.29.518433