Schiume metalliche | Ricerca e sviluppo di sistemi di protezione balistica per applicazioni di guerra moderna

Che cosa è balistico?Materiale? Dove viene utilizzato?
L'armatura dura più comune verrà utilizzataCeramicaLe piastre fungono da deflettori, ma la ceramica si frantuma all'impatto e perde la sua energia in caso di combattimento prolungato. La maggior parte delle armature a piastre metalliche presenta lo stesso problema dei proiettili che si sfaldano all'impatto. Questi frammenti possono causare lesioni a chi le indossa. Applicare toppe di armatura secondaria al viso può risultare molto scomodo e comportare costi aggiuntivi per l'individuo, l'azienda o il governo. Lo sviluppo di tecnologie di combattimento leggere come aerei e veicoli anfibi, nonché la necessità di aumentare la mobilità delle forze di terra, richiedono materiali balistici che continuino a ridurre il peso delle armature migliorandone al contempo le prestazioni balistiche.
Gli scudi balistici sono disponibili in una varietà di tipologie e gradi. Questi materiali vengono utilizzati per proteggere vetri, blindature per veicoli, giubbotti antiproiettile e scudi. I fogli di plastica laminata offrono un'ampia gamma di protezione, dal vetro sigillato certificato ai materiali balistici terziari. I materiali balistici sono generalmente rigidi, ma possono anche essere morbidi. Possono essere complessi, come Kevlar, UHMWPE, Lexan o compositi in fibra di carbonio, o semplici, comealluminio, acciaio, titanio o altre leghe.
Con il progresso tecnologico, i giubbotti antiproiettile sono cambiati radicalmente. Il mercato delle magliette antiproiettile sta assistendo a una rivoluzione, rendendole più sicure e leggere. Questo ha aperto un nuovo campo di battaglia per la tecnologia della schiuma metallica composita (CMF), escludendola dal campo delle procedure mediche, che vanno dai paraurti delle auto alle protesi del ginocchio.
Questo è dovuto a schiume metalliche singole o composite: si tratta di schiume strutturali sotto forma di sfere metalliche cave, che vengono incorporate nei dispositivi balistici come materiale di base, ma anche come intermedi in applicazioni complesse come acciaio per armature, ceramica e pannelli in fibra di legno. La schiuma non solo arresta l'impatto ad alta velocità di proiettili e granate, ma li schiaccia completamente. Persino i proiettili perforanti, progettati specificamente per perforare le armature, non riescono a penetrarle.
Per il guerriero, gli usi della schiuma metallica nei dispositivi di protezione individuale includono:

• Giubbotti antiproiettile per uso generale
• Giubbotti antiproiettile a galleggiamento attivo
• Giubbotti antiproiettile galleggianti passivi
• Caschi balistici tattici
• Set di protezioni balistiche per spalle e fianchi
• Con visiera e protezione per la colonna vertebrale
• Scudi balistici

Per strumenti corazzati pesanti e attrezzature di sopravvivenza, la schiuma metallica viene utilizzata per una varietà di applicazioni, tra cui:

• Realizzazione di armature composite
• Realizzazione di piastre di base resistenti alle mine per veicoli
• Realizzazione di cassette di deposito militari

Cos'è il Foam Metal? Cos'è il Foam Metal e quali sono le sue incredibili proprietà?
La schiuma metallica è un materiale metallico poroso che forma una struttura a maglie tridimensionali in una matrice metallica. Poiché sono presenti molti pori nellaschiuma metallicaLe dimensioni, il numero, l'uniformità, la connettività e la sigillatura dei pori ne influenzano le proprietà. I ​​parametri strettamente correlati alle proprietà delle schiume metalliche includono la dimensione dei pori, la porosità totale, la porosità effettiva, la densità e l'area superficiale specifica.
La schiuma metallica, un nuovo tipo di materiale che unisce proprietà metalliche e alcune proprietà fisiche tipiche dei materiali non metallici, sta ricevendo sempre maggiore attenzione. Le principali proprietà della schiuma metallica sono le seguenti:

• Materiale ultraleggero (il 75-95% del volume è costituito da spazio vuoto)
• Porosità molto elevata
• Elevata resistenza alla compressione combinata con buone proprietà di assorbimento dell'energia
• Bassa conduttività termica
• Alta resistenza

Principio di assorbimento dell'energia d'impatto dei metalli schiumosi
Oltre ad essere utilizzati commercialmente per la filtrazione, la riduzione del rumore, l'isolamento e come vettori di catalizzatori,schiume metallicherappresentano un valido candidato per l'applicazione nei sistemi di armatura composita nel campo dell'assorbimento di energia.
Come dispositivo di protezione balistica, il metallo espanso è un materiale espanso leggero e ad alta resistenza, prodotto utilizzando sfere metalliche cave inserite in una matrice metallica solida. Questo materiale ha mostrato eccellenti proprietà meccaniche rispetto a qualsiasi altro materiale metallico. Queste qualità superiori del metallo espanso intrappolano rapidamente l'energia in caso di impatti ad alta velocità balistica rispetto a carichi quasi statici.
Gli assorbitori di energia disponibili in commercio, che in genere assorbono l'energia meccanica cinetica comprimendola o deviandola con una sollecitazione relativamente costante su una lunga distanza, funzionano in modo simile alle molle, ma rimbalzano, il che li rende dispositivi di accumulo di energia piuttosto che assorbitori di energia.
La struttura porosa delle schiume metalliche conferisce loro una curva sforzo-deformazione unica; una volta che la sollecitazione applicata supera il plateau di estrusione, la schiuma inizia a comprimersi a una sollecitazione pressoché costante fino a circa il 50-70% della deformazione. L'estensione della curva sforzo/deformazione definisce il comportamento di un assorbitore di energia ideale.

Come funziona la schiuma metallica sui giubbotti antiproiettile?
È stato dimostrato che la schiuma metallica intrappola i frammenti di proiettile e protegge da eventuali danni secondari. La maggior parte dei giubbotti antiproiettile militari utilizza un materiale simile al Kevlar come strato posteriore, che di solito è classificato III-A e ferma da solo i colpi di pistola. Le armature morbide fermano i proiettili dissipando l'energia e, poiché la maggior parte dei proiettili di pistola non sono affilati come quelli di fucile, è sufficiente rallentarli in modo che non penetrino nella pelle. Lo strato di schiuma metallica funge da ammortizzatore per i proiettili ad alta energia che richiedono una protezione rigida per essere fermati. La struttura espansiva del giubbotto antiproiettileschiuma metallicatrasferisce l'energia di collisione in modo molto meno efficiente rispetto ai componenti solidi. Nell'area d'impatto, la schiuma si adatta facilmente all'oggetto impattante. Questa deformazione plastica assorbe localmente l'energia meccanica. In entrambi i casi, solo una minima parte dell'energia di collisione viene assorbita dal solido. Alcuni scelgono anche di aggiungere un terzo strato dietro l'armatura morbida, chiamato cuscinetto antitrauma. Si tratta di un cuscinetto composto da strati di fluido non newtoniano e imbottitura. Attenua ulteriormente l'impatto dell'impatto del proiettile sull'utilizzatore.