Bl-applikazzjoni ta 'teknoloġija avvanzata fil-gwerra militari, is-sitwazzjoni tat-telf tal-persunal u tal-proprjetà qed issir dejjem aktar kumplessa. Għalhekk, għandhom isiru wkoll riċerka fil-fond u applikazzjoni ta 'materjali li ma jagħmlux ħsara lill-balal. Armor taċ-ċeramika u materjali komposti rinfurzati bil-fibra huma direzzjonijiet importanti ta 'riċerka u applikazzjoni. Tingħata ħarsa ġenerali lejn il-pjanċa taċ-ċeramika tal-balal komposti l-ġdida u l-materjali komposti tal-aramid li ma tagħmilx il-balal, jitwettaq paragun bejn il-pjanċa taċ-ċeramika tal-balal kompost il-ġdida u l-pjanċa tradizzjonali tal-balal, u l-karatteristiċi tagħha u xi problemi li għadhom jeżistu fir-riċerka u l-applikazzjoni attwali huma analizzati; jitwettaq il-mekkaniżmu bulletproof tal-materjal kompost aramid bulletproof. Iddeskrivi fid-dettall u indika l-fatturi ewlenin li jaffettwaw il-prestazzjoni ta 'materjali komposti ballistiċi aramid.
01
Pjanċa ġdida taċ-ċeramika komposta kontra l-balal
Ir-riċerka dwar l-armatura taċ-ċeramika hija parti importanti mill-iżvilupp u l-applikazzjoni ta 'materjali komposti li ma jagħmlux ħsara lill-balal. L-effett tal-protezzjoni ballistiku tal-armatura taċ-ċeramika huwa superjuri għal dak tal-azzar tal-korazza ordinarja. Bħalissa, armatura passiva u armatura reattiva huma l-aktar riċerkati u applikati. F'termini ta 'mekkaniżmu li ma jgħaddix mill-balal, il-materjal tal-armatura fl-armatura reattiva se jiġġenera enerġija kinetika wara li jkun eċċitati mill-balal, u l-enerġija kinetika tirreaġixxi fuq il-balal, filwaqt li l-armatura passiva tirreżisti l-impatt tal-balal permezz tal-karatteristiċi tagħha stess. Illum, l-Istati Uniti, ir-Russja u pajjiżi oħra użaw ċeramika u materjali komposti biex jiżviluppaw sistemi ta 'armatura b'effiċjenza aħjar tal-piż, u żviluppaw armatura tal-pannelli taċ-ċeramika, li ntużat ħafna.
1.1 Mekkaniżmu kontra l-balal
Meta bullet tolqot il-pjanċa tal-balal taċ-ċeramika kompost b'veloċità għolja, il-prinċipju tal-forza ta 'azzjoni u l-forza ta' reazzjoni tintuża biex iġġiegħelha tidħol fil-pjanċa tal-balal b'veloċità għolja u mbagħad tirbot f'veloċità għolja bil-forza opposta ġewwa, li tifforma bejn wieħed u ieħor toqba tal-balal ċirkolari fuq il-wiċċ. Huwa jikseb l-iskop li jeqred biss il-wiċċ tal-pjanċa bulletproof mingħajr ma jikkawża ħsara fatali lill-pjanċa tal-balal komposti ġenerali, u b'hekk tikseb bulletproofing.
1.2 Parametri ta 'prestazzjoni ta' pjanċi bulletproof taċ-ċeramika komposti ġodda
Il-karatteristiċi ewlenin tal-materjali taċ-ċeramika huma murija fit-Tabella 1.
Materjali taċ-ċeramika għandhom ebusija speċifika għolja, saħħa speċifika għolja u inertness kimika f'ħafna ambjenti. Fl-istess ħin, id-densità baxxa tagħhom, l-ebusija għolja u s-saħħa kompressiva għolja meta mqabbla mal-metalli jagħmluhom aktar użati. Aluminju ta 'purità għolja għandu densità ogħla, ebusija aktar baxxa u toughness tal-ksur, għalhekk ir-reżistenza elastika tiegħu hija aktar baxxa; l-istruttura taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon tagħmilha qawwa għolja, ebusija għolja, reżistenza għall-ilbies, reżistenza għall-korrużjoni, konduttività termali għolja u proprjetajiet oħra; Id-diborur tat-titanju għandu modulu elastiku għoli; karbur tal-boron għandu punt ta 'tidwib għoli, ebusija eċċellenti u proprjetajiet mekkaniċi, u d-densità tiegħu hija l-aktar baxxa fost diversi materjali taċ-ċeramika użati b'mod komuni. Barra minn hekk, il-modulu elastiku huwa għoli, li jagħmilha għażla ideali għall-armatura militari. u għażla tajba ta 'materjali fil-qasam spazjali.
Il-karatteristiċi ewlenin tal-materjali komposti huma murija fit-Tabella 2.
Minbarra li jkollhom ċertu modulu, materjali komposti li ma jgħaddix mill-balal għandu jkollhom ukoll elongazzjoni tajba, toughness tal-ksur, saħħa speċifika għolja u jkunu kapaċi jżommu prestazzjoni tajba taħt rati ta 'strain. E-ħġieġ għandu saħħa tensili għolja iżda toughness fqira, filwaqt li l-materjal Kevlar għandu densità baxxa, qawwa għolja, toughness tajba, reżistenza għat-temperatura għolja, u huwa faċli biex tipproċessa u tifforma. Il-boron għandu l-karatteristiċi ta 'densità baxxa, saħħa speċifika għolja u modulu elastiku għoli.
1.3 Karatteristiċi ta 'materjali ta' pjanċa bulletproof taċ-ċeramika komposti ġodda
Pannelli bulletproof taċ-ċeramika komposti ġodda għandhom vantaġġi inkomparabbli fuq pannelli bulletproof tradizzjonali. Ara t-Tabella 3 għal paraguni speċifiċi.
(1) Jista 'jiflaħ attakki multipli tal-balal.Dan il-materjal jista 'jiflaħ l-impatt kontinwu ta' balal multipli fuq l-istess wiċċ fl-istess ħin mingħajr ma jitkisser kollu. Se jifforma biss toqob tal-balal bejn wieħed u ieħor ċirkolari fuq il-wiċċ mingħajr ma jaffettwa l-effett tal-balal ta 'partijiet oħra tal-materjal.
(2) Għandu disinn strutturali tajjeb.Pjanċi taċ-ċeramika komposti jistgħu jipproduċu deformazzjoni tal-liwi f'angoli korrispondenti, u jistgħu jerġgħu lura għall-forma oriġinali tagħhom wara d-deformazzjoni. Jistgħu jiġu ddisinjati f'materjali taċ-ċeramika komposti kontra l-balal f'diversi forom bħal uċuħ ċatti, mgħawġa u inklinati.
(3) Jistgħu jissewwew u jerġgħu jintużaw.Wara li jintlaqtu minn bullet, it-toqob ċirkolari tal-balal fuq il-wiċċ jistgħu jimtlew b'korpi taċ-ċeramika bulletproof u rikombinati b'kolla bulletproof biex jerġgħu jiksbu l-prestazzjoni tal-materjal oriġinali.
(4) Affidabilità għolja fl-użu.Dan il-materjal juża b'mod komprensiv il-proprjetajiet ballistiċi ta 'pjanċi taċ-ċeramika ta' prestazzjoni għolja, pjanċi UHWMPE u pjanċi TC4, li jagħmlu r-reżistenza ballistika aħjar minn dik ta 'materjali singoli, u jista' jimblokka b'mod effettiv diversi speċifikazzjonijiet ta 'pistoli u bombi penetranti ta' kalibru żgħir u medju relatati.
(5) It-teknoloġija għandha maturità għolja u designability qawwija.Dan il-materjal diġà għandu proċess ta 'produzzjoni pjuttost matur u jista' jiġi ddisinjat skont il-ħtiġijiet individwali skont il-ħtiġijiet attwali biex jissodisfa bżonnijiet differenti ta 'balal.
1.4 Problemi b'materjali komposti attwali li ma jgħaddix mill-balal
Peress li l-materjali komposti kontra l-balal huma komposti minn varjetà ta 'materjali, in-nuqqas ta' omoġeneità, anisotropija, relazzjonijiet kostituttivi kumplessi, mekkaniżmi ta 'falliment kumplessi, u kriterji ta' saħħa kumplessi ta 'materjali komposti huma l-mekkaniżmi ewlenin ta' materjali komposti u l-istrutturi tagħhom. karatteristiċi, u b'hekk tiżdied il-kumplessità u d-diffikultà ta 'analiżi, kalkolu, ittestjar u disinn ta' materjali komposti, l-istrutturi tagħhom u l-mekkaniżmi ta 'protezzjoni. Sa issa, il-materjali komposti li ma jgħaddix balal għad għandhom il-problemi li ġejjin.
(1) Assorbiment ta 'enerġija insuffiċjenti.L-enerġija mhux assorbita ta 'materjali kontra l-balal waqt l-użu se tikkawża telf għall-persunal u l-proprjetà, u l-qawwa distruttiva ta' l-armi tiżdied ukoll bl-aġġornament ta 'l-armi. Għalhekk, ir-riċerka u l-applikazzjoni futura għandhom jiffokaw fuq it-titjib tal-prestazzjoni tal-balal u s-sikurezza tal-materjali f'dan l-aspett. .
(2) Il-piż mhuwiex ħafif biżżejjed.Il-piż tal-materjali komposti li ma jgħaddix mill-balal huwa fattur importanti jekk jistgħux jiġu promossi u użati. Għalhekk, il-piż tal-materjali komposti kontra l-balal għandu jitnaqqas kemm jista 'jkun filwaqt li tiġi żgurata reżistenza tajba għall-balal.
(3) It-tisħiħ u t-tisħiħ tal-kontradizzjonijiet.Speċjalment għal materjali komposti taċ-ċeramika bulletproof, din il-kontradizzjoni ħafna drabi hija diffiċli biex tingħeleb. Iż-żieda ta 'ċerti materjali tat-twebbis ma' materjali komposti li huma prova ballistiċi tista 'tnaqqas is-saħħa tal-materjal. Madankollu, jekk tiżdied is-saħħa tal-materjal, it-toughness tal-materjal tista 'titnaqqas. Għalhekk, huma meħtieġa ħafna testijiet biex tinstab l-aktar saħħa u toughness xierqa tal-materjal ballistic-proof. .
(4) Rigward il-kompatibilità ta 'materjali komposti, inklużi karatteristiċi fiżiċi, kimiċi, mekkaniċi u materjali oħra, materjali komposti jistgħu jintegraw diversi karatteristiċi biex jipprovdu protezzjoni aħjar.
Barra minn hekk, hemm ukoll kwistjonijiet bħall-interface u l-prezz, li ma ġewx solvuti kompletament.
02
Aramid materjal kompost li ma jgħaddix balal
2.1 Mekkaniżmu kontra l-balal
Meta l-materjal tal-fibra bulletproof ikun soġġett għall-enerġija tal-impatt, se jiġġebbed u jiddeforma. L-enerġija assorbita mill-fibra se ssir ix-xogħol meħtieġ għad-deformazzjoni tagħha. Ix-xogħol meħtieġ għad-deformazzjoni u l-ksur tat-tensjoni tiegħu huwa l-enerġija tal-ksur, magħrufa wkoll bħala x-xogħol tal-ksur. , l-enerġija tal-ksur tal-fibra hija relatata man-numru ta 'fibri li jipparteċipaw fi ksur ta' deformazzjoni tat-tensjoni. Il-parametru li jkejjel il-proprjetajiet anti-ballistiċi tal-fibri huwa r-rata ta 'assorbiment tal-enerġija tal-fibra (enerġija ta' tkissir għal kull unità ta 'massa ta' fibra).
Meta materjali tal-fibra bulletproof jintlaqtu minn impatt estern, l-istress lonġitudinali ġġenerat mill-impatt se jinfirex malajr fid-direzzjonijiet kollha fil-materjal tal-fibra, li jiffurmaw "mewġa ta 'xokk" (jiġifieri, mewġa tal-ħoss). Il-veloċità tal-ħoss f'materjali li ma jgħaddix mill-balal tal-fibra se taffettwa d-diffużjoni istantanja tal-enerġija, li tiddetermina l-ammont ta 'fibri involuti fl-assorbiment tal-enerġija, u b'hekk jaffettwa l-effett tal-balal tal-materjal. Għalhekk, il-veloċità tal-ħoss fil-fibra hija parametru importanti ieħor li jaffettwa l-prestazzjoni ballistika tal-fibra.
Il-forom tal-fibri f'materjali li ma jagħmlux ħsara lill-balal jinkludu dritti u mgħawġa. Jekk il-forma tal-fibra tal-materjal hija dritta, l-enerġija tinfirex tul id-direzzjoni axjali tal-fibra mingħajr riflessjoni, u l-enerġija għalhekk tinfirex 'il bogħod u malajr; jekk il-forma tal-fibra hija mgħawġa, jew il-fibra Jekk ikun hemm waqfiet fil-fibra, il-punti ta 'liwi jew waqfiet fil-fibra se jirriflettu parti mill-enerġija, tnaqqas il-firxa ta' diffużjoni istantanja, u l-effett tal-balal tal-materjal jitnaqqas ukoll . Jista 'jidher li l-effett tal-balal ta' drapp bidimensjonali bidimensjonali tal-fibra se jkun aħjar minn dak ta 'drapp tan-nisġa sempliċi.
It-trasferiment tal-enerġija ħafna drabi jkun akkumpanjat minn kuntatt bejn il-fibri fl-istess saff jew bejn is-saffi. Matul it-trażmissjoni tal-enerġija tal-impatt, ir-riflessjoni tal-enerġija sseħħ fl-interfaces tal-materjali kollha, u s-sitwazzjonijiet huma diversi u kumplessi. Għalhekk, il-mogħdija ta 'propagazzjoni l-aktar effettiva tal-enerġija tal-impatt hija d-diffużjoni tul l-assi tal-fibra.
2.2 Fatturi ewlenin li jaffettwaw il-prestazzjoni ta 'materjali komposti aramid bulletproof
Il-prestazzjoni ta 'materjali komposti li ma jgħaddix balal hija prinċipalment affettwata mill-modulu u l-kontenut tal-materjal tal-matriċi, il-proprjetajiet tal-materjal tal-fibra, il-metodu tal-insiġ u l-proċess tal-fibra.
2.2.1 Effett tal-modulu tar-reżina tal-matriċi fuq il-proprjetajiet ballistiċi ta' materjali komposti
Minħabba li r-reżina tal-matriċi b'modulu baxx għandha proprjetajiet tajbin ta 'damping u twassal għall-assorbiment tal-enerġija, laminati magħmula minn reżina tal-matriċi b'modulu baxx għandhom effetti aħjar kontra l-balal mir-reżina tal-matriċi b'modulu għoli.
2.2.2 Effett tal-kontenut tar-reżina tal-matriċi fuq il-proprjetajiet ballistiċi ta 'materjali komposti
Il-kontenut tar-reżina tal-matriċi għandu impatt importanti ħafna fuq il-proprjetajiet ballistiċi ta 'materjali komposti. Iż-żieda tal-kontenut tal-volum tal-fibra f'materjali komposti se ttejjeb il-proprjetajiet ballistiċi, iżda jekk il-kontenut tal-volum tal-fibra huwa għoli wisq, il-proprjetajiet ballistiċi jonqsu. Minħabba li r-reżina tal-matriċi fil-materjal kompost tista 'tittrasmetti stress fl-unità strutturali, iżda jekk il-kontenut tal-volum tal-fibra huwa għoli wisq, il-kontenut tal-matriċi fil-materjal kompost ikun żgħir wisq, li jirriżulta fi tnaqqis fil-prestazzjoni tat-twaħħil bejn ir-reżina u il-fibra u bejn il-fibra u l-fibra, u b'hekk Jaffettwaw l-integrità tal-pellikola, il-proprjetajiet elastiċi tal-materjal kompost jonqsu wkoll. Il-kontenut tal-volum tal-fibra jirreferi għall-perċentwali tal-volum tal-fibra fid-drapp għall-volum kollu tad-drapp, li jista 'jiġi kkonvertit f'densità taż-żona. Id-densità taż-żona hija fattur importanti fil-kejl ta ' l-applikabbiltà attwali ta ' pannelli bulletproof. Jekk tista 'tissodisfa r-rekwiżiti ta' protezzjoni, id-densità taż-żona għandha tkun żgħira kemm jista 'jkun matul id-disinn u l-applikazzjoni, sabiex l-ispiża u l-piż jistgħu jitnaqqsu ħafna.
2.2.3 Effett tad-densità taż-żona tal-pellikola fuq il-prestazzjoni ballistika tal-pellikola
Se jkun hemm tendenza li l-fibri jiżolqu meta l-projettili jippenetraw il-pellikola, u xi fibri ma jkunux jistgħu jnaqqsu l-penetrazzjoni tal-projettili. Jekk id-densità taż-żona tiżdied, l-enerġija assorbita tal-pellikola tiżdied, u tindika li r-reżistenza ballistika tagħha tiżdied biż-żieda fid-densità taż-żona. Il-prestazzjoni ballistika tal-pellikola mingħajr tgħama hija aħjar minn dik tal-pellikola tan-nisġa sempliċi.
2.2.4 Effett tal-istruttura tad-drapp tal-fibra fuq il-proprjetajiet ballistiċi tal-laminati
Meta mqabbel ma 'drappijiet satin u nisġa sempliċi, drappijiet bidimensjonali bidimensjonali għandhom l-inqas grad ta' pproċessar u l-iżgħar telf ta 'saħħa tal-fibra. Il-fibri tad-drapp se jiġu rranġati b'mod parallel f'linji dritti, bl-akbar valur ta 'żamma tas-saħħa. Peress li m'hemm l-ebda punti diretti li jikkoinċidu bejn il-fibri, ir-rata ta 'jinxtorob hija bażikament żero, li effettivament tnaqqas ir-riflessjoni tal-mewġ tat-tensjoni u tevita l-konċentrazzjoni tal-istress f'punti lokali meta l-projettili jolqtu. Għalhekk, l-enerġija ta 'assorbiment tal-qsim tad-drapp bidimensjonali bidimensjonali hija għolja. Minħabba li l-istruttura tad-drapp tad-drapp bidimensjonali bidimensjonali hija maħlula, hija li twassal għall-assorbiment tal-enerġija, u tagħmilha l-aħjar prestazzjoni bulletproof.
2.2.5 Effett tan-numru ta 'saffi tad-drapp fuq il-proprjetajiet ballistiċi tal-laminati
Drappijiet ta 'densità tal-wiċċ baxxa għandhom proprjetajiet ballistiċi aħjar. Ir-reżistenza ballistika ta 'materjali komposti hija determinata mill-ħjut immaljati użati għall-fibri fil-materjal, in-nisġa tad-drapp, in-numru ta' saffi f'kull saff, u l-arranġament tal-fibri. Taħt piż partikolari, iktar ma tkun irqaq u ssikkata n-nisġa u aktar ma jkollu saffi l-materjal, aħjar ikunu l-proprjetajiet ballistiċi tal-materjal. Meta d-densità tal-wiċċ tal-materjal ballistiku tkun kostanti, għandhom jiġu kkunsidrati drappijiet b'aktar saffi u densità iżgħar ta 'wiċċ wieħed. Fl-istess ħin, it-titjib tal-prestazzjoni tal-fibra nnifisha se jtejjeb ukoll ir-reżistenza ballistika tal-materjal.
03
Applikazzjonijiet u Xejriet ta' Żvilupp
Materjali komposti avvanzati reżistenti għall-balistiċi għandhom saħħa speċifika għolja, modulu speċifiku, disinn u versatilità, u huma indispensabbli f'ħafna applikazzjonijiet militari. Huma fatturi bażiċi fid-disinn u teknoloġiji ewlenin għall-protezzjoni personali u armi u armamenti avvanzati. Għalhekk, għal organizzazzjoni, jekk tista 'tidħol f'dan il-qasam tar-riċerka u l-applikazzjoni u ssir fornitur kwalifikat ta' ċertu tip ta 'prodott, tkun ta' sinifikat strateġiku kbir f'termini kemm ta 'benefiċċji soċjali kif ukoll ekonomiċi.
Materjali komposti għandhom prestazzjoni tajba minħabba li jgħaqqdu l-vantaġġi rispettivi ta 'materjali ta' rinfurzar u matriċi. Huma wkoll l-aktar materjali li qed jikbru b'rata mgħaġġla u l-aktar promettenti għall-balal. Materjali bulletproof qed jiżviluppaw gradwalment f'diversifikazzjoni u taħlit, u ħarġu diversi materjali ġodda kontra l-balal b'ebusija għolja u toughness għolja biex jittrattaw problemi ta 'protezzjoni aktar kumplessi. Bl-iżvilupp ta 'sistemi ta' armatura ħfief u effiċjenti, il-vantaġġi taċ-ċeramika tal-balal u l-materjali komposti tal-balal rinfurzati bil-fibra saru dejjem aktar prominenti. Pannelli bulletproof taċ-ċeramika komposti ġodda għandhom vantaġġi inkomparabbli ma 'pannelli bulletproof tradizzjonali, iżda l-problemi eżistenti ma jistgħux jiġu injorati, għalhekk aħna niffukaw fuq Sabiex issolvi l-problemi eżistenti f'materjali komposti li ma jgħaddix mill-balal, l-ottimizzazzjoni kontinwa tal-proprjetajiet tal-materjal hija l-fokus attwali tar-riċerka.
