Metalne pjene | Istraživanje i razvoj sustava balističke zaštite za primjene u modernom ratovanju

Što je balistički materijal? Gdje se koristi?
Najčešći tvrdi oklop će koristiti keramičke ploče kao pregrade, ali keramika se razbije pri udaru i izgubi energiju za dugotrajnu borbu. Većina metalnih pločastih oklopa ima isti problem pucanja metaka pri udaru. Ovi fragmenti mogu ozlijediti nositelja oklopa. Nositelji koji nanose sekundarne oklopne zakrpe na svoja lica mogu biti vrlo neugodni i povećavaju troškove pojedincu, tvrtki ili vladi. Razvoj lakih borbenih tehnologija kao što su zrakoplovi i amfibijska vozila, kao i potreba za povećanjem mobilnosti kopnenih snaga, zahtijevaju balističke materijale koji nastavljaju smanjivati ​​težinu oklopa dok poboljšavaju balističke performanse.
Balistički štitovi dostupni su u različitim vrstama i stupnjevima. Ovi materijali se koriste za zaštitu stakla, oklopa vozila, prsluka i štitova. Laminirane plastične ploče nude širok raspon zaštite, od certificiranog zapečaćenog stakla do tercijarnih balističkih materijala. Balistički materijali su obično kruti, ali mogu biti i mekani. Mogu biti složeni, kao što su Kevlar, UHMWPE, Lexan ili kompoziti od karbonskih vlakana, ili jednostavni, kao što jealuminij, čelika, titana ili drugih legura.
S napretkom tehnologije balistički pancir se radikalno promijenio. Tržište neprobojnih potkošulja svjedoči revoluciji koja je sigurnija i lakša. Ovo je otvorilo novo bojno polje za tehnologiju kompozitne metalne pjene (CMF), izbacujući je iz područja medicinskih postupaka u rasponu od automobilskih branika do zamjena za koljena.
Za to su odgovorni jednostruki ili kompozitni pjenasti metali - to su strukturne pjene u obliku šupljih metalnih kugli, koje su ugrađene u balističke uređaje kao temeljni materijal, ali i kao međuproizvodi u složenim primjenama kao što su oklopni čelik, keramika i vlaknasta ploča. Pjena ne samo da zaustavlja udare metaka i granata velikom brzinom, već ih i potpuno drobi. Čak ih ni meci za probijanje oklopa, dizajnirani posebno za probijanje oklopa, ne mogu probiti.
Za ratnike, upotreba pjenastog metala u osobnoj zaštitnoj opremi uključuje:

• Neprobojni prsluci opće namjene
• Aktivni plutajući pancirni prsluci
• Pasivni plutajući pancirni prsluci
• Taktičke balističke kacige
• Kompleti balističkih oklopa za rame i bočnu zaštitu
• Sa vizirom i zaštitom za kralježnicu
• Balistički štitovi

Za teške oklopne instrumente kao i opremu za preživljavanje, pjenasti metal se koristi za razne primjene uključujući:

• Izrada kompozitnog oklopa
• Izrada protuminskih postolja za vozila
• Izrada vojnih sanduka

Što je pjenasti metal? Što je Foam Metal i koja su njegova nevjerojatna svojstva?
Pjenasti metal je porozni metalni materijal koji tvori trodimenzionalnu mrežastu strukturu u metalnoj matrici. Budući da postoji mnogo pora umetalna pjena, veličina, broj, ujednačenost, povezanost i brtvljenje pora utječu na njegova svojstva. Parametri koji su usko povezani sa svojstvima pjenastih metala uključuju veličinu pora, ukupnu poroznost, efektivnu poroznost, gustoću i specifičnu površinu.
Pjenasti metal, kao nova vrsta materijala s metalnim svojstvima i nekim posebnim fizikalnim svojstvima nemetalnih materijala, dobiva sve više pažnje. Glavna svojstva pjenastog metala su sljedeća:

• Ultra lagani materijal (75-95% volumena čini praznina)
• Vrlo visoka poroznost
• Visoka tlačna čvrstoća u kombinaciji s dobrim svojstvima apsorpcije energije
• Niska toplinska vodljivost
• Visoka čvrstoća

Princip apsorpcije energije udara pjenastih metala
Osim što se komercijalno koristi za filtraciju, smanjenje buke, izolaciju i nosače katalizatora,metalne pjenejaki su kandidati za primjenu u kompozitnim oklopnim sustavima u području apsorpcije energije.
Kao uređaj za balističku zaštitu, pjenasti metal je lagani pjenasti materijal visoke čvrstoće proizveden korištenjem šupljih metalnih kuglica ugrađenih u čvrstu metalnu matricu. Ovaj materijal pokazao je izvrsna mehanička svojstva u usporedbi s bilo kojim drugim metalnim materijalom. Ove vrhunske kvalitete pjenastog metala brzo zadržavaju energiju pri udarima velike balističke brzine u usporedbi s kvazistatičkim opterećenjem.
Komercijalno dostupni apsorberi energije, koji obično apsorbiraju kinetičku mehaničku energiju komprimiranjem ili otklonom pri relativno konstantnom naprezanju na velikoj udaljenosti, funkcioniraju donekle slično oprugama, ali se odbijaju natrag, što ih čini uređajima za pohranu energije, a ne apsorberima energije.
Porozna struktura metalnih pjena daje im jedinstvenu krivulju naprezanje-deformacija; kada primijenjeni stres prijeđe plato ekstruzije, pjena će se početi sabijati pri prilično konstantnom stresu do oko 50-70% deformacije. Proširenje krivulje naprezanje/deformacija definira ponašanje idealnog apsorbera energije.

Kako pjenasti metal djeluje na prsluk?
Pjenasti metal dokazano hvata fragmente metaka i štiti vas od bilo kakvog sekundarnog oštećenja. Većina vojnih prsluka koristi materijal sličan kevlaru kao stražnji sloj, koji je obično ocijenjen kao III-A i sam će zaustaviti metke iz pištolja. Mekani oklop zaustavlja metke rasipanjem energije, a budući da većina metaka iz pištolja nije tako oštra kao puščana, samo ih trebate usporiti kako vam ne bi probili kožu. Sloj pjenastog metala je amortizer prsluka za metke veće energije koji zahtijevaju čvrsti oklop za zaustavljanje. Struktura koja se širimetalna pjenaprenosi energiju sudara daleko manje učinkovito od čvrstih komponenti. U području udara, pjena se lako prilagođava objektu koji udara. Ova plastična deformacija lokalno apsorbira mehaničku energiju. U oba slučaja, čvrsto tijelo apsorbira vrlo malo energije sudara. Neki ljudi također odluče dodati treći sloj iza mekog oklopa, koji se naziva jastučić za traumu. Ovo je podloga sastavljena od slojeva ne-Newtonove tekućine i podloge. Dodatno ublažava utjecaj udarca metka na nositelja.