Введение
Zylon (IUPAC name: poly(p phenylene 2,6 benzobisoxazole)) – это торговое название целого ряда термореактивных жидкокристаллических полиоксазолов. Этот синтетический полимерный материал был изобретен и разработан SRI International в 1980-х годах и производится компанией Toyobo. В общем употреблении волокно называют PBO. Прочность Zylon на разрыв составляет 5,8 ГПа, что в 1,6 раза выше, чем у кевлара. Кроме того, Zylon обладает высоким модулем Юнга – 270 ГПа, что означает, что он жестче стали. Как и кевлар, Zylon используется в различных областях, где требуется очень высокая прочность в сочетании с превосходной термостойкостью. Теннисные ракетки, лопасти для настольного тенниса, сноуборды, различные медицинские применения и некоторые марсоходы – наиболее известные примеры его использования.
Бронежилеты
В 1998 году цилон получил широкое распространение в бронежилетах для защиты сотрудников полиции США, после его внедрения компанией Second Chance Body Armor, Inc. в защитных жилетах "Ultima" и "Ultimax". Надежность бронежилетов, изготовленных из цилона, была поставлена под сомнение в конце 2003 года, когда жилеты офицера полиции Тони Зеппетеллы из Оушенсайда, штат Калифорния, и офицера полиции Эда Лимбахера из Форст Хиллз, штат Пенсильвания, не выдержали нагрузки, что привело к смертельному ранению Зеппетеллы и серьезному ранению Лимбахера. Последующие исследования показали, что жилеты из цилона могут со временем терять свои защитные свойства, обеспечивая носителям меньшую защиту, чем ожидалось. В конечном итоге Second Chance отозвала все жилеты из цилона, что привело к ее банкротству. В начале 2005 года Armor Holdings, Inc. отозвала свою продукцию на основе цилона и сократила гарантийный срок службы новых жилетов с 60 до 30 месяцев. В августе 2005 года AHI приняла решение прекратить производство всех жилетов, содержащих цилон. Это было во многом обусловлено действиями Национального института юстиции правительства США, который лишил цилон сертификации для использования в утвержденных моделях баллистических жилетов для правоохранительных органов. Министерство юстиции США инициировало многочисленные расследования возможных нарушений Закона о ложных заявлениях в связи с дефектными жилетами. В ходе судебных разбирательств были достигнуты соглашения на общую сумму более 136 миллионов долларов с 18 организациями, участвовавшими в производстве и продаже жилетов из цилона. Расследования завершились почти через два десятилетия, когда в конце 2022 года было достигнуто окончательное соглашение с поставщиком материалов Honeywell International.
Исследования космических лифтов
Конкурс проводился в рамках Кубка Wirefly X Prize в Лас-Крусесе, штат Нью-Мексико, США, 20–21 октября 2006 года. Команда из Университета Британской Колумбии участвовала в соревновании "Трос", используя конструкцию, изготовленную из волокон Zylon. Трос, используемый Spaceward в качестве эталона, который другим командам предстояло превзойти по прочности на 50% в играх Spaceward 2007 года, был сделан из Zylon.
Наука о воздушных шарах на большой высоте
Zylon используется NASA для длительных наблюдений и сбора данных на больших высотах. Плетеные волокна Zylon поддерживают структуру полиэтиленовых шаров сверхвысокого давления. Zylon выбран в качестве материала благодаря своему малому весу, высокой прочности на разрыв и термическим свойствам.
Автоспортивные соревнования
С 2001 года в Формуле-1 используются тросы из материала Zylon для крепления колес к шасси, предотвращая их отлет в зону зрителей в случае аварии, когда колесо может взлететь в воздух. Начиная с сезона 2007 года, кабины пилотов должны быть обшиты специальными антипроникающими панелями из Zylon. В 2011 году была введена полоса Zylon для усиления верхней части визора гоночного шлема и обеспечения его перекрытия со шлемом для дополнительной защиты, после травмы Фелипе Массы в 2009 году. Indy Racing League начала использовать Zylon в 2008 году.
Стоящая бурильня
На современных гоночных яхтах Zylon используется для элементов стоячего такелажа. Он применяется в качестве штагов и вант. Волокно PBO (полибензоксазол) разрушается под воздействием ультрафиолетового излучения, морской воды и трения (проблема, из-за которой Zylon был исключен из использования в защитных жилетах для полиции, как показано выше), поэтому он защищен синтетической оболочкой, нанесенной методом расплава. Заявляется, что он на 65% легче традиционного такелажа и стоит от 110% до 130% стоимости стержневого такелажа. По результатам лабораторных испытаний также утверждается о его повышенной прочности.
Парашюты
SpaceX использует Zylon для строп подвески на парашютах Mk3. Четыре парашюта Mk3 используются в качестве основных парашютов на каждом пилотируемом космическом корабле Crew Dragon компании SpaceX.
Проводимые текстильные изделия
Цилон используется в качестве основного волокна в некоторых проводящих текстильных материалах, где волокно Цилон покрывается никелем, медью, серебром или золотом. Это проводящее волокно применяется в электронной одежде, для электромагнитного экранирования в тканых или вязаных полотнах, в качестве оплетки для проводов, а также для передачи сигналов или проведения электрического тока. Это проводящее волокно сочетает в себе преимущества Цилона (прочность, устойчивость к высоким температурам, долговечность, малый вес и т.д.) с электрическими свойствами различных металлов. Из проводящих нитей можно шить, плести, вязать или просто изолировать их, как обычный провод.
Структурная реабилитация
PBO – самое прочное и жесткое из коммерчески доступных волокон, применяемых для ремонта и усиления бетонных и каменных конструкций в системах внешнего армирования композитами. В данной системе волокна выпускаются в форме тканевой сетки, а цементный раствор обеспечивает их сцепление с существующей конструкцией.
Громкоговорители
Ямаха использует Zylon для изготовления диффузоров динамиков своей флагманской акустической системы NS 5000.
Ребра колес для велосипедов и инвалидных колясок
Spinergy, Inc. производит колеса для велосипедов и инвалидных колясок со спицами из ПБО. Компания утверждает, что спицы из ПБО-волокна гасят вибрацию и удары, при этом будучи легче и прочнее стальных спиц.