Как остановить пули, используя самый легкий материал? Этот вопрос вдохновил ряд захватывающих достижений ученых-материаловедов в поисках продвинутой легкой брони, которая поддерживает гибкость пеших солдат и легкость транспортных средств. Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали новый тип пуленепробиваемого материала, сравнимый по характеристикам с обычной броней, и это при весе в два раза меньше.
Команда этого прорыва в технологиях также была ответственна за впечатляющие исследования в 2015 году, которые привели к созданию нового типа легкого экранирования с возможностью блокировать рентгеновское, гамма-излучение и нейтронное излучение. Год спустя она адаптировала свой подход для создания высокопрочного экранирования, способного остановить пули. Другие исследовательские группы имели аналогичный успех с использованием графена.
В основе всего этого лежит так называемая композитная металлическая пена (CMF, composite metal foam). Это может быть сделано путем барботажа газа через расплавленный металл для получения пенистой смеси, которую затем можно охладить, чтобы образовать легкую матрицу, и поместить в нее полые металлические сферы. В результате материал намного легче, чем обычные металлы, но с сопоставимой прочностью.
На этот раз команда под руководством Афсане Рабией (Afsaneh Rabiei), профессора машиностроения и аэрокосмического машиностроения, использовала этот подход для производства стального CMF с встроенными стальными сферами. Затем его поместили между керамической лицевой панелью и тонкой алюминиевой задней панелью и обстреляли пулями, чтобы посмотреть, как всё устоит.
Испытание новой пуленепробиваемой металлической пены, разработанной в Университете штата Северная Каролина. Фото: North Carolina State University
Используемые боеприпасы представляли собой пули патрона калибра .50, которые врывались в броню со скоростью от 500 до 885 метров в секунду. Материал был способен поглощать 72-75 процентов кинетической энергии стандартных патронов и 68-78 процентов бронебойных патронов. В некоторых испытаниях взрывы не оставили вмятин на задней панели.
«Броня CMF составляла менее половины веса катаной однородной стальной брони, необходимой для достижения того же уровня защиты», - говорит Рабией.
Команда представляет, как этот материал попадет на бронированные машины для военных, помогая уменьшить их вес и, следовательно, повысить эффективность использования топлива. Исследователи полагают, что при дальнейшей работе они могли бы производить материалы на основе CMF с еще большей эффективностью.
«Эти результаты основаны на тестировании брони, которую мы сделали, просто комбинируя сталь-сталь CMF с готовыми керамическими лицевыми панелями, алюминиевой задней панелью и клеевым материалом», - говорит Рабией. «Мы только оптимизировали наш материал CMF и заменили стальную пластину в стандартной броне автомобиля на броню из сталь-сталь CMF. Мы можем сделать дополнительную работу, чтобы сделать ее еще лучше. Например, мы хотели бы оптимизировать адгезию и толщину керамического, CMF и алюминиевого слоев, что может привести к еще меньшему общему весу и повышению эффективности окончательной брони».
Вы можете увидеть отснятый материал о тестировании ниже, в то время как исследование было опубликовано в журнале Composite Structures.
Источник: New Atlas / North Carolina State University