Метална пяна | R&D на системи за балистична защита за съвременни военни приложения

Какво е балистичен материал? Къде се използва?
Най-често срещаната твърда броня ще използва керамични плочи като прегради, но керамиката се разбива при удар и губи енергията си за продължителна битка. Повечето метални брони имат същия проблем с куршумите, които се отлепват при удар. Тези фрагменти могат да причинят нараняване на носещия бронята. Носещите, които прилагат вторични лепенки за броня върху лицата си, могат да бъдат много неудобни и да добавят разходи за индивида, компанията или правителството. Развитието на леки бойни технологии като самолети и амфибии, както и необходимостта от увеличаване на мобилността на сухопътните сили, изискват балистични материали, които продължават да намаляват теглото на бронята, като същевременно подобряват балистичните характеристики.
Балистичните щитове се предлагат в различни видове и степени. Тези материали се използват за защита на стъкло, броня на превозни средства, бронежилетки и щитове. Ламинираните пластмасови листове предлагат широка гама от защита, от сертифицирано запечатано стъкло до третични балистични материали. Балистичните материали обикновено са твърди, но могат да бъдат и меки. Те могат да бъдат сложни, като кевлар, UHMWPE, Lexan или композити от въглеродни влакна, или прости, като напр.алуминий, стомана, титан или други сплави.
С напредването на технологиите балистичните бронежилетки се промениха коренно. Пазарът на бронирани тениски е свидетел на революция, която е по-безопасна и по-лека. Това отвори ново бойно поле за технологията за композитна метална пяна (CMF), като я извади от сферата на медицинските процедури, вариращи от автомобилни брони до протези на коленете.
За това са отговорни единични или композитни пенометали - това са структурни пенопласти под формата на кухи метални сфери, които са вградени в балистични устройства като основен материал, но също и като междинни продукти в сложни приложения като бронирана стомана, керамика и плоскости от влакна. Пяната не само спира високоскоростния удар на куршуми и снаряди, но и напълно ги смачква. Дори бронебойни куршуми, предназначени специално да разкъсват бронята, не могат да ги пробият.
За воина употребата на пенопласт в лични предпазни средства включва:

• Бронежилетки с общо предназначение
• Активни флотационни бронежилетки
• Пасивни плаващи бронирани жилетки
• Тактически балистични каски
• Комплекти балистична броня за рамо и странична защита
• С козирка и защита на гръбнака
• Балистични щитове

За тежки бронирани инструменти, както и за екипировка за оцеляване, пенометът се използва за различни приложения, включително:

• Изработка на композитна броня
• Изработка на противоминни опорни плочи за автомобили
• Изработка на военни падащи кутии

Какво е пенопласт? Какво е Foam Metal и какви са неговите невероятни свойства?
Пенопластът е порест метален материал, който образува триизмерна мрежеста структура в метална матрица. Тъй като има много пори вметална пяна, размерът, броят, еднородността, свързаността и запечатването на порите влияят на свойствата му. Параметрите, които са тясно свързани със свойствата на пенометалите, включват размер на порите, обща порьозност, ефективна порьозност, плътност и специфична повърхност.
Пенометът, като нов вид материал както с метални свойства, така и с някои специални физични свойства на неметалните материали, получава все повече внимание. Основните свойства на пенометала са следните:

• Изключително лек материал (75-95% от обема се състои от празно пространство)
• Много висока порьозност
• Висока якост на натиск, комбинирана с добри свойства за абсорбиране на енергия
• Ниска топлопроводимост
• Висока якост

Принцип на поглъщане на енергията на удара от пенометали
Освен че се използва в търговската мрежа за филтриране, намаляване на шума, изолация и носители на катализатори,метални пениса силен кандидат за приложение в композитни бронирани системи в областта на енергийното поглъщане.
Като устройство за балистична защита, пенометът е лек разпенен материал с висока якост, произведен с помощта на кухи метални сфери, вградени в твърда метална матрица. Този материал е показал отлични механични свойства в сравнение с всеки друг метален материал. Тези превъзходни качества на пенометала улавят енергията бързо при удари с висока балистична скорост в сравнение с квазистатичното натоварване.
Предлаганите в търговската мрежа абсорбери на енергия, които обикновено абсорбират кинетичната механична енергия, като я компресират или отклоняват при относително постоянно напрежение на голямо разстояние, функционират донякъде подобно на пружините, но те отскачат обратно, което ги прави устройства за съхранение на енергия, а не абсорбери на енергия.
Порестата структура на металните пени им придава уникална крива напрежение-деформация; след като приложеното напрежение надхвърли платото на екструзия, пяната ще започне да се компресира при сравнително постоянно напрежение до около 50-70% напрежение. Разширението на кривата напрежение/деформация определя поведението на идеалния абсорбатор на енергия.

Как работи пенометът върху бронежилетките?
Доказано е, че пенометът улавя фрагменти от куршуми и ви предпазва от всякакво вторично увреждане. Повечето военни бронежилетки използват материал, подобен на кевлар, като заден слой, който обикновено е класифициран като III-A и спира изстрелите от пистолет. Меката броня спира куршумите чрез разсейване на енергия и тъй като повечето куршуми за ръчно оръжие не са толкова остри като куршумите за пушка, просто трябва да ги забавите, за да не пробият кожата ви. Пенометалният слой е амортисьорът на бронежилетката за куршуми с по-висока енергия, които изискват твърда броня, за да спрат. Разширяващата се структура наметална пянапренася енергията на сблъсък много по-малко ефективно от твърдите компоненти. В зоната на удара пяната лесно се напасва към удрящия обект. Тази пластична деформация локално абсорбира механична енергия. И в двата случая много малко от енергията на сблъсъка се абсорбира от твърдото тяло. Някои хора също избират да добавят трети слой зад меката броня, който се нарича подложка за травма. Това е подложка, съставена от слоеве ненютонова течност и подложка. Освен това смекчава въздействието на куршума върху потребителя.