Метал Фоамс | Истраживање и развој система балистичке заштите за примену у модерном рату

Шта је балистички материјал? Где се користи?
Најчешћи тврди оклоп ће користити керамичке плоче као преграде, али керамика се разбија при удару и губи енергију за трајну борбу. Већина оклопа од металних плоча има исти проблем да се меци љуште при удару. Ови фрагменти могу проузроковати повреду носиоца оклопа. Носиоци који постављају закрпе за секундарни оклоп на своја лица могу бити веома непријатни и повећати трошкове појединцу, компанији или влади. Развој лаких борбених технологија као што су авиони и амфибијска возила, као и потреба за повећањем мобилности копнених снага, захтевају балистичке материјале који настављају да смањују тежину оклопа уз побољшање балистичких перформанси.
Балистички штитови су доступни у различитим типовима и разредима. Ови материјали се користе за заштиту стакла, оклопа возила, панцира и штитова. Ламиниране пластичне плоче нуде широк спектар заштите, од сертификованог запечаћеног стакла до терцијарних балистичких материјала. Балистички материјали су обично крути, али могу бити и мекани. Они могу бити сложени, као што су Кевлар, УХМВПЕ, Лекан или композити од угљеничних влакана, или једноставни, као нпр.алуминијум, челик, титанијум или друге легуре.
Са напретком технологије, балистички оклопи су се радикално променили. Тржиште непробојних поткошуља сведочи револуцији која је сигурнија и лакша. Ово је отворило ново бојно поље за технологију композитне металне пене (ЦМФ), извлачећи је из домена медицинских процедура у распону од браника аутомобила до замене колена.
За то су заслужни појединачни или композитни пенасти метали – то су структурне пене у облику шупљих металних сфера, које су уграђене у балистичке уређаје као основни материјал, али и као међупродукти у сложеним применама као што су оклопни челик, керамика и фибербоард. Пена не само да зауставља удар велике брзине метака и чаура, већ их и потпуно дроби. Чак ни оклопни меци, дизајнирани посебно да пробију оклоп, не могу да пробију њих.
За ратника, пјенасти метал у личној заштитној опреми укључује:

• Непробојни прслуци опште намене
• Активни плутајући панцир прслуци
• Пасивни плутајући панцир прслуци
• Тактички балистички шлемови
• Комплети оклопа за балистичку заштиту рамена и са стране
• Са визиром и заштитом кичме
• Балистички штитови

За тешке оклопне инструменте, као и опрему за преживљавање, пјенасти метал се користи за различите примјене укључујући:

• Израда композитног оклопа
• Израда мински отпорних основних плоча за возила
• Прављење војних сандука

Шта је пенасти метал? Шта је пенасти метал и која су његова невероватна својства?
Пенасти метал је порозни метални материјал који формира тродимензионалну мрежасту структуру у металној матрици. Пошто има много пора уметална пена, величина, број, уједначеност, повезаност и заптивање пора утичу на његова својства. Параметри који су уско повезани са особинама пенастих метала укључују величину пора, укупну порозност, ефективну порозност, густину и специфичну површину.
Пенасти метал, као нова врста материјала са металним својствима и неким посебним физичким својствима неметалних материјала, добија све више пажње. Главна својства пјенастог метала су:

• Ултра лаган материјал (75-95% запремине се састоји од празног простора)
• Веома висока порозност
• Висока чврстоћа на притисак у комбинацији са добрим својствима апсорпције енергије
• Ниска топлотна проводљивост
• Висока чврстоћа

Принцип апсорпције енергије удара пенастих метала
Поред тога што се комерцијално користи за филтрацију, смањење буке, изолацију и носаче катализатора,металне пенесу јак кандидат за примену у композитним оклопним системима у области апсорпције енергије.
Као балистички заштитни уређај, пенасти метал је лагани пенушави материјал високе чврстоће произведен коришћењем шупљих металних сфера уграђених у чврсту металну матрицу. Овај материјал је показао одличне механичке особине у поређењу са било којим другим металним материјалом. Ови врхунски квалитети пјенастог метала брзо хватају енергију при ударима велике балистичке брзине у поређењу са квазистатичким оптерећењем.
Комерцијално доступни апсорбери енергије, који обично апсорбују кинетичку механичку енергију тако што је компресују или одбијају при релативно константном напрезању на великој удаљености, функционишу донекле слично опругама, али се одбијају, чинећи их уређајима за складиштење енергије, а не апсорберима енергије.
Порозна структура металних пена даје им јединствену криву напрезања и деформације; када примењени напон пређе плато екструзије, пена ће почети да се компресује при прилично константном напрезању до око 50-70% деформације. Проширење криве напон/деформација дефинише понашање идеалног апсорбера енергије.

Како пенасти метал делује на оклопима?
Доказано је да пјенасти метал хвата фрагменте метака и штити вас од било каквог секундарног оштећења. Већина војних панцира користи материјал сличан кевлару као задњи слој, који је обично оцењен ИИИ-А и сам ће зауставити метке из пиштоља. Меки оклоп зауставља метке расипањем енергије, а пошто већина метака из пиштоља није тако оштра као меци из пушака, само их треба успорити како не би продрли у вашу кожу. Слој пенастог метала је амортизер панцира за метке веће енергије који захтевају чврст оклоп да се заустави. Структура која се шириметална пенапреноси енергију судара далеко мање ефикасно од чврстих компоненти. У зони удара, пена се лако прилагођава предмету удара. Ова пластична деформација локално апсорбује механичку енергију. У оба случаја, чврста материја апсорбује веома мало енергије судара. Неки људи такође одлучују да додају трећи слој иза меког оклопа, који се зове трауматска подлога. Ово је подлога састављена од слојева нењутновске течности и подлоге. Додатно ублажава утицај ударца метка на корисника.