Bọt kim loại | Nghiên cứu và phát triển hệ thống bảo vệ đạn đạo cho ứng dụng chiến tranh hiện đại

Đạn đạo là gìVật liệu? Nó được sử dụng ở đâu?
Áo giáp cứng phổ biến nhất sẽ sử dụngGốm sứtấm như vách ngăn, nhưng gốm vỡ khi va chạm và mất năng lượng để chiến đấu liên tục. Hầu hết áo giáp tấm kim loại đều có cùng vấn đề là đạn bị bong ra khi va chạm. Những mảnh vỡ này có thể gây thương tích cho người mặc áo giáp. Người mặc dán miếng vá áo giáp thứ cấp lên mặt có thể rất khó chịu và làm tăng chi phí cho cá nhân, công ty hoặc chính phủ. Sự phát triển của các công nghệ chiến đấu nhẹ như máy bay và xe lội nước, cũng như nhu cầu tăng khả năng cơ động của lực lượng mặt đất, đang đòi hỏi các vật liệu đạn đạo tiếp tục giảm trọng lượng của áo giáp trong khi cải thiện hiệu suất đạn đạo.
Tấm chắn đạn đạo có nhiều loại và cấp độ khác nhau. Những vật liệu này được sử dụng để bảo vệ kính, áo giáp xe, áo giáp và tấm chắn. Tấm nhựa nhiều lớp cung cấp nhiều loại bảo vệ, từ kính kín được chứng nhận đến vật liệu đạn đạo cấp ba. Vật liệu đạn đạo thường cứng, nhưng cũng có thể mềm. Chúng có thể phức tạp, chẳng hạn như Kevlar, UHMWPE, Lexan hoặc vật liệu composite sợi carbon, hoặc đơn giản, chẳng hạn nhưnhôm, thép, titan hoặc các hợp kim khác.
Với sự tiến bộ của công nghệ, áo giáp chống đạn đã thay đổi hoàn toàn. Thị trường áo lót chống đạn đang chứng kiến ​​một cuộc cách mạng an toàn hơn và nhẹ hơn. Điều này đã mở ra một chiến trường mới cho công nghệ Composite Metal Foam (CMF), đưa nó ra khỏi lĩnh vực y tế, từ cản xe hơi đến thay đầu gối.
Kim loại bọt đơn hoặc hỗn hợp chịu trách nhiệm cho điều này - đây là bọt cấu trúc dưới dạng các quả cầu kim loại rỗng, được nhúng trong các thiết bị đạn đạo như một vật liệu lõi, nhưng cũng là chất trung gian trong các ứng dụng phức tạp như thép giáp, gốm sứ và ván sợi. Bọt không chỉ ngăn chặn tác động tốc độ cao của đạn và vỏ đạn, mà còn nghiền nát chúng hoàn toàn. Ngay cả những viên đạn xuyên giáp, được thiết kế đặc biệt để xé toạc áo giáp, cũng không thể xuyên thủng chúng.
Đối với chiến binh, kim loại xốp trong thiết bị bảo vệ cá nhân bao gồm:

• Áo chống đạn đa năng
• Áo chống đạn Active Flotation
• Áo chống đạn nổi thụ động
• Mũ bảo hiểm đạn đạo chiến thuật
• Bộ giáp bảo vệ vai và hông chống đạn đạo
• Có tấm che và bảo vệ cột sống
• Lá chắn đạn đạo

Đối với các dụng cụ bọc thép hạng nặng cũng như thiết bị sinh tồn, kim loại xốp được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm:

• Làm áo giáp tổng hợp
• Làm tấm đế chống mìn cho xe cộ
• Làm hộp thả quân sự

Foam Metal là gì? Foam Metal là gì và những đặc tính tuyệt vời của nó là gì?
Kim loại bọt là vật liệu kim loại xốp tạo thành cấu trúc lưới ba chiều trong ma trận kim loại. Vì có nhiều lỗ rỗng trongbọt kim loại, kích thước, số lượng, tính đồng nhất, khả năng kết nối và bịt kín của các lỗ chân lông ảnh hưởng đến các đặc tính của nó. Các thông số có liên quan chặt chẽ đến các đặc tính của kim loại bọt bao gồm kích thước lỗ chân lông, độ xốp tổng thể, độ xốp hiệu dụng, mật độ và diện tích bề mặt riêng.
Kim loại bọt, là một loại vật liệu mới có cả tính chất kim loại và một số tính chất vật lý đặc biệt của vật liệu phi kim loại, đang ngày càng được chú ý. Các tính chất chính của kim loại bọt như sau:

• Vật liệu siêu nhẹ (75-95% thể tích là khoảng trống)
• Độ xốp rất cao
• Cường độ nén cao kết hợp với đặc tính hấp thụ năng lượng tốt
• Độ dẫn nhiệt thấp
• Độ bền cao

Nguyên lý hấp thụ năng lượng va đập của kim loại bọt
Ngoài việc được sử dụng trong thương mại để lọc, giảm tiếng ồn, cách nhiệt và làm chất mang xúc tác,bọt kim loạilà ứng cử viên sáng giá cho ứng dụng trong hệ thống áo giáp composite trong lĩnh vực hấp thụ năng lượng.
Là một thiết bị bảo vệ đạn đạo, kim loại bọt là vật liệu bọt nhẹ, có độ bền cao được sản xuất bằng cách sử dụng các quả cầu kim loại rỗng được nhúng trong một ma trận kim loại rắn. Vật liệu này đã cho thấy các đặc tính cơ học tuyệt vời so với bất kỳ vật liệu kim loại nào khác. Những đặc tính vượt trội này của kim loại bọt giữ năng lượng nhanh chóng ở các tác động có vận tốc đạn đạo cao so với tải trọng bán tĩnh.
Các bộ hấp thụ năng lượng có sẵn trên thị trường thường hấp thụ năng lượng cơ học bằng cách nén hoặc làm chệch hướng nó ở mức ứng suất tương đối không đổi trên một khoảng cách dài, có chức năng tương tự như lò xo, nhưng chúng nảy trở lại, khiến chúng trở thành thiết bị lưu trữ năng lượng thay vì bộ hấp thụ năng lượng.
Cấu trúc xốp của bọt kim loại tạo cho chúng một đường cong ứng suất-biến dạng độc đáo; khi ứng suất được áp dụng vượt quá mức đùn, bọt sẽ bắt đầu nén ở ứng suất khá ổn định đến khoảng 50-70% biến dạng. Sự mở rộng của đường cong ứng suất/biến dạng xác định hành vi của một bộ hấp thụ năng lượng lý tưởng.

Kim loại xốp hoạt động như thế nào trên áo giáp?
Kim loại bọt đã được chứng minh là có thể giữ lại các mảnh đạn và bảo vệ bạn khỏi mọi tổn thương thứ cấp. Hầu hết áo giáp quân sự đều sử dụng vật liệu giống Kevlar làm lớp sau, thường được xếp hạng III-A và sẽ tự chặn được đạn súng lục. Áo giáp mềm chặn đạn bằng cách tiêu tán năng lượng và vì hầu hết đạn súng lục không sắc như đạn súng trường nên bạn chỉ cần làm chậm chúng lại để chúng không xuyên qua da bạn. Lớp kim loại bọt là bộ giảm xóc của áo giáp đối với các loại đạn có năng lượng cao hơn cần áo giáp cứng để chặn. Cấu trúc mở rộng củabọt kim loạitruyền năng lượng va chạm kém hiệu quả hơn nhiều so với các thành phần rắn. Ở khu vực va chạm, bọt dễ dàng thích nghi với vật thể va chạm. Biến dạng dẻo này hấp thụ cục bộ năng lượng cơ học. Trong cả hai trường hợp, rất ít năng lượng va chạm được hấp thụ bởi chất rắn. Một số người cũng chọn thêm lớp thứ ba phía sau lớp giáp mềm, được gọi là miếng đệm chấn thương. Đây là miếng đệm được tạo thành từ các lớp chất lỏng phi Newton và lớp đệm. Nó làm giảm thêm tác động của lực tác động của đạn lên người mặc.