輕質(zhì)復(fù)合泡沫材料可以阻止子彈和鋼鐵

金屬盔甲可以保護(hù)警察和軍用車(chē)輛免受子彈襲擊;然而，它也會(huì)使它們變得更重，從而更慢地遠(yuǎn)離危險(xiǎn)情況。現(xiàn)在，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研究人員已開(kāi)發(fā)出一種輕質(zhì)替代金屬裝甲的復(fù)合金屬泡沫(CMF)，它可以阻止球和穿甲.50口徑的圓形，以及傳統(tǒng)的鋼制裝甲，重量減輕一半。研究人員表示，使用這種泡沫，汽車(chē)設(shè)計(jì)師可以在不降低安全性的情況下開(kāi)發(fā)更輕的軍用車(chē)輛，或者在不增加重量的情“CMF裝甲的重量不到實(shí)現(xiàn)同等保護(hù)水平所需的軋制均質(zhì)鋼裝甲重量的一半，”負(fù)責(zé)該研究的北卡羅來(lái)納州立大學(xué)機(jī)械和航空航天工程教授Afsaneh Rabiei說(shuō)。

Rabiei發(fā)明了CMF，并花了數(shù)年時(shí)間開(kāi)發(fā)，測(cè)試和優(yōu)化CMF材料。CMF是一種由空心金屬球體組成的泡沫，由不銹鋼或鈦等材料制成，然后嵌入由鋼，鈦，鋁或其他金屬合金制成的金屬基體中。

在之前的工作中，她和她的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，CMF可以阻止爆炸壓力和碎裂，并且可以阻止M2穿甲彈，其性能可與標(biāo)準(zhǔn)金屬裝甲相媲美。研究人員表示，CMF還具有屏蔽金屬形式的X射線，伽馬射線和中子輻射的有效性，以及處理火和熱的兩倍以及構(gòu)成它們的普通金屬。

她說(shuō)，目前研究中使用的CMF就是所謂的“鋼 - 鋼CMF”，這意味著球體和基體都由鋼構(gòu)成。

Rabiei的團(tuán)隊(duì)制造了一個(gè)堅(jiān)硬的裝甲系統(tǒng)，包括陶瓷面板，CMF核心和鋁制薄背板。他們使用.50口徑球和穿甲彈以每秒500米至每秒885米的沖擊速度射擊來(lái)測(cè)試護(hù)甲。

裝甲的CMF層吸收了球輪的72%至75%的動(dòng)能，以及穿甲彈的68%至78%的動(dòng)能。

“換句話說(shuō)，我們能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的減重 - 這有利于車(chē)輛性能和燃油效率 - 而不會(huì)犧牲保護(hù)，”Rabiei說(shuō)。研究人員在“復(fù)合結(jié)構(gòu)”雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于他們工作的論文。雖然這項(xiàng)研究證明了CMF在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)車(chē)輛裝甲方面的承諾，但Rabiei表示材料設(shè)計(jì)本身仍有改進(jìn)空間。

“這些發(fā)現(xiàn)源于我們通過(guò)簡(jiǎn)單地將鋼 - 鋼CMF與現(xiàn)成的陶瓷面板，鋁背板和粘合材料相結(jié)合來(lái)測(cè)試裝甲，”她說(shuō)。“我們只對(duì)我們的CMF材料進(jìn)行了優(yōu)化，并用鋼 - 鋼CMF裝甲替換了標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛裝甲中的鋼板。我們可以做更多的工作來(lái)使它變得更好。“

接下來(lái)的步驟包括優(yōu)化陶瓷，CMF和鋁層的附著力和厚度，Rabiei說(shuō)，這可能會(huì)導(dǎo)致更低的總重量和更高的最終裝甲效率，適用于更廣泛的應(yīng)用。

“CMF承諾各種應(yīng)用：從太空探索到運(yùn)輸核廢料，爆炸物和有害物質(zhì)，再到軍事和安全應(yīng)用，甚至汽車(chē)，公共汽車(chē)和火車(chē)，”她說(shuō)。