הגנה על חיילי המחר

לפני שנה ישראקאסט דיווח על התפתחות הפרסומת הראשונה חומר סיכה על בסיס ננו אשר פותחה על ידי חברת ApNano materials הישראלית. שנה לאחר מכן אנו מוצאים את ApNano עובד גם על יישום שונה לחלוטין של הטכנולוגיה שלהם - מיגון והגנה. במחקר שנערך לאחרונה על ידי פרופ' יאן צ'יו ג'ו מבית הספר להנדסת מכונות, חומרים וייצור באוניברסיטת נוטינגהאם, אנגליה, דגימה של החומר ApNano הייתה נתונה לזעזועים קשים שנוצרו על ידי טיל פלדה שנסע במהירויות של עד 1.5 ק"מ לשנייה. החומר עמד בלחצי ההלם שנוצרו כתוצאה מהשפעות של עד 250 טון לסנטימטר רבוע. זה שווה בערך להפלת ארבעה קטרי דיזל על שטח בגודל של ציפורן. במהלך הבדיקה החומר הוכח כחזק עד כדי כך שלאחר הפגיעה הדגימות נותרו זהות במהותן בהשוואה לחומר המקורי. בנוסף, מחקר שנערך לאחרונה על ידי פרופ' JM Martin מ- Ecole Centrale de Lyon בצרפת בדק את החומר החדש בלחץ איזוסטטי ומצא שהוא יציב עד לפחות 350 טון/סמ"ר.

בקו האש - יצירת חומרים סופר עמידים בפני זעזועים

על מנת להבין כיצד ניתן ליצור חומר בולם זעזועים אולטרה חזק זה עלינו קודם כל להבין את טיבו של חומר הננו שפיתחה ApNano. בתחילת שנות ה-90 קבוצת סינתזת ננו-חומרים במכון ויצמן בראשות פרופסור רשף טנה, היועץ המדעי הראשי של ApNano, וזוכה לאחרונה ב- החברה לחקר חומרים מדליה, יחד עם ד"ר מנחם גנוט, כיום הנשיא והמנכ"ל של ApNano Materials, פרופ' גארי הודס וד"ר לב מרגוליס, גילו סוג חדש של ננו-מבנים אנאורגניים. הקבוצה גילתה שתרכובות אנאורגניות מסוימות כגון WS2, MoS2, TiS2 ו-NbS2, המתרחשות בדרך כלל כטסיות שטוחות גדולות, יכולות להיות מסונתזות לננו-ספירות וננו-שפופרות קטנות בהרבה, שהן כינו ננו-מבנים דמויי פולרן אנאורגניים או בקיצור IF. פולרנים הם צורה חדשה של פחמן, צורות אחרות הן יהלום, גרפיט ופחם. הן מולקולות המורכבות כולה מפחמן, בצורת כדור חלול, אליפסואיד או צינור. פולרנים כדוריים נקראים לפעמים כדורי בקי, בעוד שפולרנים גליליים נקראים צינוריות בוקי או ננו. Buckyballs נקראים על שם ר' באקמינסטר פולר, אדריכל הכיפה הגיאודזית שהוא תכנן עבור התערוכה העולמית של מונטריאול ב-1967. חומרי IF הם חומרים דמויי פולרן אך במקום להיות מורכבים מפחמן ניתן ליצור אותם מיסודות אנאורגניים שונים אחרים.

חומר ה-IF החדש שיוצר על ידי קבוצת ויצמן היה עשוי מ-Tungsten Disulfide (WS2). בניגוד לפולרנים אורגניים, IF קל יותר והרבה פחות יקר לייצור, הוא יציב מבחינה כימית והוא פחות תגובתי וכתוצאה מכך פחות דליק. פולרנים אורגניים נחשבים גם לרעילים מאוד בעוד שחומרי IF נבדקו בהרחבה ונחשבו בטוחים. טונגסטן דיסולפיד הוא כבד יחסית ומסיבה זו ApNano מתנסה כיום בחומרים אחרים כמו טיטניום דיסולפיד שהוא קל יותר לפחות פי ארבעה וצפוי לתפקד אפילו טוב יותר מ-Tungsten Disulfide נגד גלי הלם. אחד ממאפייני ה-IF החדשים המעניינים ביותר שהתגלו על ידי ApNano הוא יכולת בלימת זעזועים גבוהה במיוחד. חומרים בולמי זעזועים נמצאים בשימוש נפוץ ביישומים עמידים בפני פגיעות כגון שריון גוף אישי להגנה בליסטית, אפודים חסיני כדורים, שריון רכב, מגנים, קסדות ומארזי הגנה. לחומר ה-IF החדש המבוסס על טונגסטן יש עד פי שניים את החוזק מהחומרים העמידים ביותר בפני פגיעות המשמשים כיום ביישומי שריון מגן כגון בורון קרביד וסיליקון קרביד, והם חזקים פי 5 מפלדה. כמו כן, ניתן לשלב את IF עם חומרים נוספים על מנת להרחיב את מגוון היכולות שלהם. לדוגמה, ערבוב IF עם חומרים אלסטיים במיוחד יכול להוביל לתרכובות חדשות שהן גמישות ובולמות זעזועים. מאפיינים אלו מציבים את חומרי ה-IF כאחד המועמדים הטובים ביותר לציוד מגן ושריון עתידיים.

נכון לעכשיו, ApNano יכולה לייצר רק כמה קילוגרמים של החומר החדש ביום במעבדה שלהם בנס ציונה. בראיון מאת ישראקאסט, הסביר ד"ר מנחם גנוט, מנכ"ל ApNano

שהחברה עוברת לייצור חצי תעשייתי במהלך ששת החודשים הקרובים ומייצר בין 100-200 קילוגרם של החומר ליום, עוברת בהדרגה לייצור תעשייתי בקנה מידה מלא עד שנת 2007, תוך יצירת מספר טונות בכל יום. למרות שכרגע עדיין קשה לקבוע את המחיר המדויק של ה"ננו-שריון" כשהוא בייצור תעשייתי מלא, לאור עלות החומרים המקוריים (טונגסטן דיסולפיד, טיטניום דיסולפיד וכו') ועלויות הייצור הנמוכות יחסית, דר. ג'נוט קבע כי קילוגרם מהחומר החדש יעלה הרבה פחות מכמות דומה של פולרנים מבוססי פחמן. יהיה צורך לבצע בדיקות שטח נוספות לפני שניתן יהיה להכריז על הננו-שריון כמסחרי, אך החברה אופטימית שעם גב פיננסי חיצוני מסוים ניתן יהיה להכין את המוצר הראשון תוך פחות משלוש שנים.