"耐衝撃性材料の製造方法であって、ホウ素含有ナノ材料をマトリクス中に制御して分散させることによって、ホウ素含有ナノ材料及びマトリクスからホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料を合成すること;そして合成した材料を衝撃から保護する対象物に施すこと;を含む、前記方法。ホウ素含有ナノ材料が、窒化ホウ素ナノチューブBNNT、窒化ホウ素ナノ粒子BNP、ホウ素炭素窒化物ナノチューブBxCyNzナノチューブ、カーボンナノチューブCNT、グラファイト、酸化グラフェン、金属被覆ナノ包有物、金属粒子、及びこれらの複合体からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。立方晶窒化ホウ素ナノ粒子c-BNNP、炭化ホウ素、炭化ケイ素、チタン合金、及びジルコニアからなる群から選択される材料を加えることによって、マトリクスに更なる硬度を与える、請求項1に記載の方法。ホウ素含有ナノ材料の形状が、ナノチューブ、ナノシート、ナノリボン、ナノ粒子、ナノロッド、ナノ薄片、ナノケージ、ナノスプリング、及びナノマルチポッドからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。ホウ素含有ナノ材料が、マトリクス中に均一に分散される、請求項1に記載の方法。ホウ素含有ナノ材料が、同時剪断及び超音波処理下でのin-situ重合によって合成される、請求項1に記載の方法。マトリクスが、水素含有ポリマー、水素含有モノマー、及びこれらの組合せからなる群から選択される物質から合成される、請求項1に記載の方法。マトリクスが、ホウ素含有ポリマー、ホウ素含有モノマー、及びこれらの組合せからなる群から選択される物質から合成される、請求項1に記載の方法。マトリクスが、窒素含有ポリマー、窒素含有モノマー、及びこれらの組合せからなる群から選択される物質から合成される、請求項1に記載の方法。マトリクス中の窒化ホウ素の濃度が0重量~5重量の間である、請求項1に記載の方法。マトリクス中の窒化ホウ素の濃度が5重量である、請求項1に記載の方法。ホウ素含有ナノ材料が、ホウ素、窒素、炭素、及び水素を含む、請求項1に記載の方法。合成された材料が繊維の形態である、請求項1に記載の方法。合成された繊維が布帛中に導入される、請求項13に記載の方法。合成された繊維がマット中に導入される、請求項13に記載の方法。ポリマー、セラミック、及び金属からなる群から選択される材料が、繊維中に注入される、請求項13に記載の方法。マトリクスがポリマーマトリクスである、請求項1に記載の方法。マトリクスがセラミックマトリクスである、請求項1に記載の方法。耐衝撃性材料の製造方法であって、ホウ素含有ナノ材料をマトリクス中に制御して分散させることによって、BNNT及びマトリクスからホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料の第1の層を合成すること;ホウ素含有ナノ材料をマトリクス中に制御して分散させることによって、カーボンナノチューブCNT及びマトリクスからホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料の第2の層を合成すること;合成された第1及び第2の層から、ポリウレタンPU、ポリイミド、ポリエチレン、芳香族ポリアミド、エポキシ、フェノールホルムアルデヒド、及びポリエステル樹脂からなる群から選択される材料が注入された多層複合体フィルムを形成すること;そして合成したフィルムを衝撃から保護する対象物に施すこと;を含む、前記方法。耐摩耗性材料の製造方法であって、ホウ素含有ナノ材料をマトリクス中に制御して分散させることによって、ホウ素含有ナノ材料及びマトリクスからホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料を合成すること;そして合成した材料を向上した耐摩耗性のために対象物に施すこと;を含む、前記方法。12本発明の主要目的は、衝撃下での保護材料の機械的変形及び加熱の過程でのエネルギー吸収を最大にする、窒化ホウ素ナノチューブBNNT及びBNNT複合体で製造される軽量の高運動エネルギー貫通保護材料を提供することである。13本発明の1つの目的は、貫通物の跳ね返しを最大にするか又は貫通物を大きく機械的に変形させる、窒化ホウ素ベースのナノ粒子BNP及びBNP複合体のような高硬度の粒子で製造される軽量の高運動エネルギー貫通物保護材料を提供することである。14本発明の1つの目的は、窒化ホウ素ナノ材料を用いて硬度及び靱性を向上させることによって、高い耐摩耗性を有する材料を提供し、戦場及び宇宙環境のような激しい摩耗性の条件下でのかかる材料の使用時間を延ばすことである。15本発明の1つの目的は、保護材料の機械的変形及び加熱によるエネルギー吸収を最大にする、カーボンナノチューブCNT、グラファイト、酸化グラフェン、及びこれらの複合体で製造される軽量の高運動エネルギー貫通物保護材料を提供することである。16本発明の1つの目的は、厳しい摩耗条件における使用時間を延ばす、窒化ホウ素ナノチューブBNNT、窒化ホウ素ベースのナノ粒子BNP、ホウ素炭素窒化物ナノチューブBxCyNzナノチューブ、カーボンナノチューブCNT、グラファイト、及びこれらの複合体で製造される軽量の高耐摩耗性材料を提供することである。17本発明の1つの目的は、柔軟な防護服のための軽量で超硬質で強靱なBNNT繊維/織物/不織複合体マットを提供することである。18本発明の1つの目的は、増加した熱伝導性によって局所的に集中した熱損傷を最小にする、窒化ホウ素ナノチューブBNNT、窒化ホウ素ナノ粒子BNP、ホウ素炭素窒化物ナノチューブBxCyNzナノチューブ、カーボンナノチューブCNT、グラファイト、酸化グラフェン、金属被覆ナノ包有物、金属粒子、及びこれらの複合体で製造される軽量の高運動エネルギー貫通物保護材料を提供することである。19本発明の更なる目的は、宇宙服の層及び配置可能な宇宙船/宇宙船システムのための、軽量で超硬質で強靱なBNNT繊維/織物/不織複合体マットを提供することである。20最後に、本発明の1つの目的は、簡単でコスト的に有効な方法で上記の目的を達成することである。21本発明の上記及び更なる目的、詳細、及び有利性は、添付の図面と併せて読めば、以下の詳細な記載から明らかになるであろう。22本発明は、ホウ素含有ナノ材料をマトリクス中に制御して分散させることによりホウ素含有ナノ材料及びマトリクスからホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料を合成することにより、耐衝撃性材料を製造する方法を提供することによってこれらの必要性に対処する。次に、合成された材料を衝撃から保護する対象物に施す。ホウ素含有ナノ材料は、窒化ホウ素ナノチューブBNNT、窒化ホウ素ナノ粒子BNP、ホウ素炭素窒化物ナノチューブBxCyNzナノチューブ、カーボンナノチューブCNT、グラファイト、酸化グラフェン、金属被覆ナノ包有物、金属粒子、又はこれらの複合体である。好ましくは、マトリクスには、立方晶窒化ホウ素ナノ粒子c-BNNP、炭化ホウ素、炭化ケイ素、チタン合金、又はジルコニアを加えることによって更なる硬度を与える。ホウ素含有ナノ材料の形状は、好ましくはナノチューブ、ナノシート、ナノリボン、ナノ粒子、ナノロッド、ナノ薄片、ナノケージ、ナノスプリング、及びナノマルチポッドである。ホウ素含有ナノ材料は、好ましくはマトリクス中に均一に分散させる。ホウ素含有ナノ材料は、好ましくは同時剪断及び超音波処理下でのin-situ重合によって合成する。マトリクスは、好ましくは、水素含有ポリマー、水素含有モノマー、又はこれらの組合せから合成する。マトリクスを合成するための他の選択肢は、ホウ素含有ポリマー、ホウ素含有モノマー、及びこれらの組合せ;或いは窒素含有ポリマー、窒素含有モノマー、及びこれらの組合せ;である。マトリクス中の窒化ホウ素の濃度は、好ましくは0重量~5重量の間であり、最も好ましくは5重量である。ホウ素含有ナノ材料は、ホウ素、窒素、炭素、及び水素を含んでいてよい。合成された材料は繊維の形態であってよく、これは布帛中に導入することができる。更に、合成された繊維はマット中に導入することができる。更に、ポリマー、セラミック、及び金属を繊維中に注入することができる。マトリクスはポリマーマトリクス又はセラミックマトリクスであってよい。多層耐衝撃性材料を製造する方法は、ホウ素含有ナノ材料をマトリクス中に制御して分散させることによって、BNNT及びマトリクスからホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料の第1の層を合成し;ホウ素含有ナノ材料をマトリクス中に制御して分散させることによって、カーボンナノチューブCNT及びマトリクスからホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料の第2の層を合成する;ことを含む。合成された第1及び第2の層から多層複合体フィルムを形成し、ポリウレタンPU、ポリイミド、ポリエチレン、芳香族ポリアミド、エポキシ、フェノールホルムアルデヒド、又はポリエステルの樹脂を注入し;次に合成したフィルムを衝撃から保護する対象物に施す。最後に、本明細書に記載する方法は、耐衝撃性の材料に加えて耐摩耗性の材料を提供する。23本発明の主題及びその有利性のより完全な説明は、添付の図面を参照して以下の詳細な記載を参照することによって達成することができる。30以下の詳細な記載は、本発明を実施する現在最良と考えられる形態のものである。この記載は限定の意味で解釈すべきではなく、単に本発明の複数の態様の一般原則を示す目的のために行う。本発明の複数の態様並びにその種々の特徴及び有利性の詳細を、添付の図面において記載及び/又は示され、以下の記載において示される非限定的な態様及び実施例を参照してより完全に説明する。図面において示す特徴は必ずしも等縮尺ではなく、1つの態様の特徴は、本明細書において明白に言及されていなくても、当業者が認めるように他の態様と共に用いることができることを留意すべきである。周知の部品及び技術の記載は、本発明を曖昧にすることを避けるために省略することができる。本明細書において用いる例は、単に、本発明を実施することができる方法の理解を促進し、更に当業者が本発明を実施することを可能にすることを目的とするものである。したがって、本明細書において示す実施例及び態様は、特許請求の範囲によって規定される発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。更に、図面の幾つかの図全体にわたって、同様の参照番号は同様の部品を示すことに留意されたい。31最近になって新規な材料である窒化ホウ素ナノチューブBNNTが開発され、これは高い強度-重量比、高い温度耐性空気中において800°C超、圧電性、及び放射線遮蔽能力を有する[ARubioらPhysRevLett495081;NGChopraらScience269966]。これらのBNNTの優れた機械的特性硬度及び靱性並びに熱的特性安定性及び伝導性のために、これらは新規な軽量で高性能の抗貫通物材料を開発するための理想的な材料になっている。これらはまた、特に900°Cまでの昇温温度におけるこれらの優れた高い硬度、アスペクト比、及び靱性のために、優れた摩耗特性も与える。最近になって、非常に長い高結晶質BNNTを製造する新規で概念的に簡単な方法が示された。MWSmithらの米国特許出願公開2009/0117021、MWSmithらNanotechnology20505604、窒化ホウ素ナノチューブを製造するための装置に関する2009年2月4日出願の一部継続出願12/322,591、及び窒化ホウ素ナノチューブのフィブリル及びヤーンに関する2009年5月6日出願の一部継続出願12/387,703これらは全てそれらの全部を参照として本明細書中に包含するに、かかる材料が記載されている。窒化ホウ素ナノチューブ及び窒化ホウ素ナノチューブポリマー複合体を用いて製造される放射線遮蔽フィルムの製造を記載する窒化ホウ素ナノチューブ及び窒化ホウ素ナノチューブポリマー複合体を用いて製造される中性子及び紫外線遮蔽フィルムと題された2011年5月9日出願の共に係属している米国特許出願13/068,329、及び窒化ホウ素ナノチューブBNNT及びBNNTポリマー複合体を用いて製造されるアクチュエーター及びセンサーを記載する窒化ホウ素ナノチューブBNNT及びBNNTポリマー複合体を用いて製造されるエネルギー変換材料と題された2010年10月13日出願の共に係属している米国特許出願12/278,866も、それらの全部を参照として本明細書中に包含する。ナノチューブ状の包有物を用いることの有効な強靱化効果が報告されているNanotubularTougheningInclusionsParkら米国特許出願13/032,045:2011年出願LAR17088;CLovellKEWiseJWKimPTLilleheiJSHarissonCParkThermodynamicApproachtoEnhancedDispersionandPhysicalPropertiesinaCarbonNanotubePolypeptideNanocompositePolymer5019251931頁左欄を参照。32第1に、BNNT/ポリマーナノ複合体フィルムを合成して、抗貫通物材料としてのその特性を評価した。ジアミンである2,6-ビス3-アミノフェノキシベンゾニトリルβ-CNAPB、及び二無水物であるピロメリット酸二無水物PMDAから高温ポリイミドを合成し、本発明のためのマトリクスとして用いた。ポリイミド中のBNNTの濃度は0及び5重量であった。マイクロインデンテーション法によってBNNT/ポリマーナノ複合体の硬度を測定し、Netzsch457レーザーフラッシュ装置を用いてナノ複合体の熱伝導率を測定した表1。インデンテーションの負荷力、経過時間、及び速度は、それぞれ500gf4.90N、10秒、及び10μm/秒であった。非ドープのポリイミドの硬度が24.3±0.7kgf/mm2238±7MPaであったのに対して、5BNNTドープポリイミド複合体のそれは49.8±7.6kgf/mm2488±75MPaであり、104.9の増加を示した。優れた熱安定性及び化学的安定性を有する、ダイヤモンド100GPaのヌープ硬度に次ぐ2番目に硬い材料45GPaのヌープ硬度である立方晶窒化ホウ素ナノ粒子c-BNNPをマトリクス中に加えて、優れた硬度を確保することができる。炭化ホウ素、炭化ケイ素、チタン合金、及びジルコニアのような他の硬質材料を充填材として用いることもできる。複合体材料の向上した硬度は、貫通物の跳ね返し及び/又は大きな機械的変形を引き起こすことによって高運動エネルギー貫通物に対する有効な保護能力を与える。更に、ポリマーマトリクス中に5のBNNTを加えると、熱伝導率が約140増加した表1。増加した熱伝導率は、高運動エネルギー貫通物の衝突からの局所的に集中した熱損傷を減少させるのに役立つ。増加した熱伝導率は、高い熱安定性空気中において>800°Cと共に、高運動エネルギー貫通物の衝撃からの局所的に集中した熱損傷を減少させるのに役立つ。窒化ホウ素ナノチューブBNNT、窒化ホウ素ナノ粒子BNP、ホウ素炭素窒化物ナノチューブBxCyNzナノチューブ、カーボンナノチューブCNT、グラファイト、酸化グラフェン、金属被覆ナノ包有物、金属粒子、及びこれらの複合体で製造した軽量の高運動エネルギー貫通物保護材料は、増加した熱伝導率によって局所的に集中した熱損傷を最小にする。33図1bに示すポリウレタンPU樹脂を注入したBNNT及びカーボンナノチューブCNTの層を用いて多層複合体フィルムを製造した。表2に、製造した多層複合体フィルムの機械的特性を示す。非ドープのPUの弾性率は僅か60.9MPaであったが、多層複合体のそれは756.9MPaであり、1143.8の増加を示した。BNNT/CNT複合体の増加した弾性率によって、高い硬度に加えて抗貫通物保護のための他の重要な特性である破壊前靱性の増加が期待される。34BNNT繊維又はBNNT織物若しくは不織マットを保護層のために用いることができる。BNNT繊維又はマット中へポリマー、セラミック、又は金属を注入すると、機械的強度を更に増加させることができる図1c。高硬度及び高靱性の層の両方を含む多層複合体は、抗貫通保護性を大きく向上させ、耐摩耗性を増加させることができる。多層複合体の概要を図1dに示す。BNNT、c-BNNP、又は他の高硬度材料から構成される高硬度の上層は、貫通物を跳ね返すか又は変形させることによる貫通物に対する初めの保護を与える。Kevlar布帛マット、BNNT強化Kevlar織物又は不織マット、BNNT又はCNT複合体層のような種々の強化層を組み合わせることによって、衝撃エネルギーの有効な吸収を可能にする優れた靱性が与えられる。BNNT繊維/織物/不織マットの高い温度耐性>800°C、及びそれらの高い熱伝導率は、構造強度の損失を引き起こすことなく熱エネルギー又は熱を非常に有効に消散させることによって、抗貫通物保護能力を更に向上させることができる。35図2は、ポテンシャルエネルギー法による衝撃試験の実験結果を示す。全ての標的材料は非ドープのポリイミドフィルムであった。BNNT複合体による衝撃損傷の軽減を観察するために、標的物に対して2種類の異なる被覆フィルムを製造した。対照標的試験片非ドープのポリイミドを、2種類の更なる非ドープのポリイミドフィルムで被覆した図2a及びb。BNNTの強化効果を研究するために、他の非ドープのポリイミド標的フィルムを、2BNNT/ポリイミド複合体フィルム及びBNNT/CNT多層フィルムで被覆した図2c及びd。BNNT強化フィルムに関する衝撃エネルギーは1.5Jであり、これは米国国立司法研究所の弾丸及び厚板の資料NIJ標準規格01101.06のタイプIIの保護限界エネルギー373m/秒の速度の9mmのパラベラム完全被甲円頭FMJ-RN弾丸8gの0.27に相当する。衝撃の後、被覆フィルムを取り除き、それぞれの非ドープ及び標的フィルムの画像を撮影した。図2に示すように、対照標的は鋭く深い衝撃損傷の跡を生成させた図2a。他方において、BNNT強化標的は、シワのよった浅い衝撃損傷の跡を生成させた図2c。光学顕微鏡画像図2b及びdは、対照標的とBNNT強化標的の衝撃損傷の間に明らかな違いを示した。また図6において示されるように、BNNT強化標的はよりシワのよった損傷表面を示し、これは衝撃の瞬間により多くのエネルギーが吸収されたことを示す。36図3は本発明の可能な用途を示す。BNNT強化複合体は、宇宙船及び宇宙居住施設用の抗高運動エネルギー貫通物層のために用いることができる図3a及びb。その可能な用途としては、ヘルメット/シールド、防護服、及び戦闘車両のような軍隊及び警察の用途が挙げられる図3c~e。37更に、窒化ホウ素ナノ材料を用いて向上した硬度及び靱性によって高い耐摩耗性が期待される。而して、向上した耐摩耗性は、戦場のような激しい摩耗性の条件下での抗貫通性材料の使用時間を延ばすのに役立つ。38この材料は、ブレーキパッド、ギヤ、自動車用タイヤ、微小電気機械システムMEMS部品のような機械的用途、歯科修復材料、人工装具、及び/又は置換関節のような医療用途、並びに保護パッドのような娯楽/スポーツ用途のための高い耐摩耗性を有する材料が求められている環境に関する改良である図4a~d。BN及びBNNT材料はまた、透明の保護服/シールド及び透明の耐摩耗被覆及び材料も与える。39明らかに、本発明の基本的精神から逸脱することなく多くの修正を行うことができる。したがって、特許請求の範囲内において、本明細書に具体的に記載したもの以外の発明を実施することができることが当業者に認められるであろう。本明細書に記載し、特許請求の範囲において規定する本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、多くの改良、修正、及び付加が当業者に明らかであろう。"