Spume metalice | Cercetare și dezvoltare a sistemelor de protecție balistică pentru aplicații moderne de război

Ce este materialul balistic? Unde este folosit?
Cea mai obișnuită armură dură va folosi plăci de ceramică ca deflectoare, dar ceramica se sparge la impact și își pierde energia pentru o luptă susținută. Majoritatea armurii din plăci metalice au aceeași problemă a gloanțelor care se desprind la impact. Aceste fragmente pot cauza rănirea purtătorului armurii. Purtătorii care aplică plasturi de armură secundare pe fețe pot fi foarte incomod și pot adăuga costuri pentru individ, companie sau guvern. Dezvoltarea tehnologiilor de luptă ușoare, cum ar fi avioanele și vehiculele amfibii, precum și nevoia de a crește mobilitatea forțelor terestre necesită materiale balistice care continuă să reducă greutatea armurii, îmbunătățind în același timp performanța balistică.
Scuturile balistice sunt disponibile într-o varietate de tipuri și grade. Aceste materiale sunt folosite pentru a proteja sticla, armurile vehiculelor, armurile corporale și scuturile. Foile de plastic laminat oferă o gamă largă de protecție, de la sticlă sigilată certificată până la materiale balistice terțiare. Materialele balistice sunt de obicei rigide, dar pot fi și moi. Ele pot fi complexe, precum Kevlar, UHMWPE, Lexan sau compozite din fibră de carbon, sau simple, cum ar fialuminiu, oțel, titan sau alte aliaje.
Odată cu progresul tehnologiei, armura balistică s-a schimbat radical. Piața de tricouri antiglonț este martora unei revoluții mai sigure și mai ușoare. Acest lucru a deschis un nou câmp de luptă pentru tehnologia spumei metalice compozite (CMF), scoțând-o din domeniul procedurilor medicale, de la barele de protecție pentru mașini până la înlocuirea genunchiului.
Spuma metalelor simple sau compozite sunt responsabile pentru acest lucru - acestea sunt spume structurale sub formă de sfere metalice goale, care sunt încorporate în dispozitive balistice ca material de bază, dar și ca intermediari în aplicații complexe, cum ar fi oțel blindat, ceramică și plăci de fibre. Spuma nu numai că oprește impactul de mare viteză al gloanțelor și obuzelor, dar le și zdrobește complet. Nici măcar gloanțe care străpung armura, concepute special pentru a rupe armura, nu le pot pătrunde.
Pentru războinic, spuma metalică în utilizarea echipamentului de protecție personală include:

• Veste antiglonț de uz general
• Veste antiglonț pentru flotație activă
• Veste antiglonț plutitoare pasive
• Căști balistice tactice
• Seturi de armuri de protecție balistică pentru umăr și lateral
• Cu vizor și protecție pentru coloana vertebrală
• Scuturi balistice

Pentru instrumentele blindate grele, precum și echipamentele de supraviețuire, spuma metalică este utilizată pentru o varietate de aplicații, inclusiv:

• Realizarea armurii compozite
• Realizarea de plăci de bază rezistente la mine pentru vehicule
• Realizarea cutiilor militare

Ce este Foam Metal? Ce este Foam Metal și care sunt proprietățile sale incredibile?
Spuma metalică este un material metalic poros care formează o structură de plasă tridimensională într-o matrice metalică. Deoarece există mulți pori înspumă metalică, dimensiunea, numărul, uniformitatea, conectivitatea și etanșarea porilor îi afectează proprietățile. Parametrii care sunt strâns legați de proprietățile metalelor spumei includ dimensiunea porilor, porozitatea totală, porozitatea efectivă, densitatea și suprafața specifică.
Spuma metalică, ca un nou tip de material cu atât proprietăți metalice, cât și unele proprietăți fizice speciale ale materialelor nemetalice, primește din ce în ce mai multă atenție. Principalele proprietăți ale spumei metalice sunt următoarele:

• Material ultra-ușor (75-95% din volum este format din spațiu liber)
• Porozitate foarte mare
• Rezistență ridicată la compresiune combinată cu proprietăți bune de absorbție a energiei
• Conductivitate termică scăzută
• Rezistență ridicată

Principiul de absorbție a energiei de impact a metalelor spumante
Pe lângă faptul că este utilizat comercial pentru filtrare, reducerea zgomotului, izolație și purtători de catalizator,spume metalicesunt un candidat puternic pentru aplicarea în sistemele de blindaj compozit în domeniul absorbției de energie.
Ca dispozitiv de protecție balistică, spuma metalică este un material spumat ușor, de înaltă rezistență, fabricat folosind sfere metalice goale încorporate într-o matrice metalică solidă. Acest material a demonstrat proprietăți mecanice excelente în comparație cu orice alt material metalic. Aceste calități superioare ale spumei metalice captează energia rapid la impacturi cu viteză balistică mare în comparație cu încărcarea cvasi-statică.
Absorbtoarele de energie disponibile comercial, care de obicei absorb energia cinetică mecanică prin comprimarea sau deformarea acesteia la o presiune relativ constantă pe o distanță lungă, funcționează oarecum similar cu arcurile, dar revin, făcându-le dispozitive de stocare a energiei mai degrabă decât absorbante de energie.
Structura poroasă a spumei metalice le conferă o curbă unică de tensiune-deformare; odată ce solicitarea aplicată depășește platoul de extrudare, spuma va începe să se comprima la o tensiune destul de constantă până la aproximativ 50-70% deformare. Extinderea curbei efort/deformare definește comportamentul unui absorbant ideal de energie.

Cum funcționează spuma metalică pe armura de corp?
S-a dovedit că metalul spumă captează fragmentele de gloanțe și vă protejează de orice daune secundare. Majoritatea armurii militare folosesc un material asemănător Kevlar-ului ca strat din spate, care este de obicei clasificat III-A și va opri singur tunurile cu arme de mână. Armura moale oprește gloanțe prin disiparea energiei și, din moment ce majoritatea gloanțelor de pușcă nu sunt la fel de ascuțite ca cele de pușcă, trebuie doar să le încetinești, astfel încât să nu penetreze pielea ta. Stratul metalic de spumă este amortizorul de șoc al armurii pentru gloanțe cu energie mai mare care necesită armura dură pentru a se opri. Structura în expansiune aspumă metalicătransferă energia de coliziune mult mai puțin eficient decât componentele solide. În zona de impact, spuma se conformează cu ușurință obiectului care afectează. Această deformare plastică absoarbe local energie mecanică. În ambele cazuri, foarte puțin din energia de coliziune este absorbită de solid. Unii oameni aleg, de asemenea, să adauge un al treilea strat în spatele armurii moale, care se numește un tampon de traumă. Acesta este un tampon format din straturi de fluid non-newtonian și căptușeală. Atenuează și mai mult impactul impactului glonțului asupra purtătorului.