Escumes metàl·liques | R+D de sistemes de protecció balística per a aplicacions de guerra moderna

Què és el material balístic? On s'utilitza?
L'armadura dura més comuna utilitzarà plaques de ceràmica com a deflectors, però la ceràmica es trenca amb l'impacte i perd la seva energia per al combat sostingut. La majoria de les armadures de plaques metàl·liques tenen el mateix problema de les bales que es desprenen en l'impacte. Aquests fragments poden causar lesions al portador de l'armadura. Els usuaris que s'apliquen pegats d'armadura secundari a la cara poden resultar molt incòmodes i suposar un cost per a l'individu, l'empresa o el govern. El desenvolupament de tecnologies de combat lleugeres com ara avions i vehicles amfibis, així com la necessitat d'augmentar la mobilitat de les forces terrestres, requereixen materials balístics que continuïn reduint el pes de l'armadura alhora que milloren el rendiment balístic.
Els escuts balístics estan disponibles en diversos tipus i graus. Aquests materials s'utilitzen per protegir el vidre, l'armadura del vehicle, l'armadura corporal i els escuts. Les làmines de plàstic laminat ofereixen una àmplia gamma de protecció, des de vidre segellat certificat fins a materials balístics terciaris. Els materials balístics solen ser rígids, però també poden ser tous. Poden ser complexes, com Kevlar, UHMWPE, Lexan o compostos de fibra de carboni, o senzills, com araalumini, acer, titani o altres aliatges.
Amb l'avenç de la tecnologia, l'armadura balística ha canviat radicalment. El mercat de samarretes antibales és testimoni d'una revolució més segura i lleugera. Això ha obert un nou camp de batalla per a la tecnologia d'escuma metàl·lica composta (CMF), que l'ha tret de l'àmbit dels procediments mèdics que van des de para-xocs de cotxes fins a reemplaçaments de genolls.
Els metalls d'escuma simples o compostos són els responsables d'això: es tracta d'escumes estructurals en forma d'esferes metàl·liques buides, que estan incrustades en dispositius balístics com a material bàsic, però també com a intermedis en aplicacions complexes com ara l'acer blindat, la ceràmica i el tauler de fibra. L'escuma no només atura l'impacte a gran velocitat de bales i obusos, sinó que també els aixafa completament. Fins i tot les bales perforants, dissenyades específicament per trencar l'armadura, no poden penetrar-les.
Per al guerrer, l'escuma metàl·lica en els usos d'equips de protecció personal inclou:

• Armilles antibales d'ús general
• Armilles antibales de flotació activa
• Armilles antibales flotants passives
• Cascos balístics tàctics
• Conjunts d'armadura de protecció balística d'espatlles i laterals
• Amb visera i protecció de la columna vertebral
• Escuts balístics

Per a instruments blindats pesats i equips de supervivència, l'escuma metàl·lica s'utilitza per a una varietat d'aplicacions, com ara:

• Fabricació d'armadura composta
• Fabricació de plaques base resistents a les mines per a vehicles
• Fabricació de caixes militars

Què és Foam Metal? Què és Foam Metal i quines són les seves increïbles propietats?
L'escuma metàl·lica és un material metàl·lic porós que forma una estructura de malla tridimensional en una matriu metàl·lica. Com que hi ha molts porus a laescuma metàl·lica, la mida, el nombre, la uniformitat, la connectivitat i el segellat dels porus afecten les seves propietats. Els paràmetres que estan estretament relacionats amb les propietats dels metalls d'escuma inclouen la mida dels porus, la porositat total, la porositat efectiva, la densitat i la superfície específica.
El metall d'escuma, com a nou tipus de material amb propietats metàl·liques i algunes propietats físiques especials dels materials no metàl·lics, està rebent cada cop més atenció. Les principals propietats de l'escuma metàl·lica són les següents:

• Material ultralleuger (75-95% del volum consisteix en espai buit)
• Porositat molt alta
• Alta resistència a la compressió combinada amb bones propietats d'absorció d'energia
• Baixa conductivitat tèrmica
• Alta resistència

Principi d'absorció d'energia d'impacte dels metalls d'escuma
A més d'utilitzar-se comercialment per a la filtració, la reducció del soroll, l'aïllament i els portadors de catalitzadors,escumes metàl·liquessón un fort candidat per a l'aplicació en sistemes de blindatge compost en el camp de l'absorció d'energia.
Com a dispositiu de protecció balística, l'escuma metàl·lica és un material d'escuma lleuger i d'alta resistència fabricat amb esferes metàl·liques buides incrustades en una matriu metàl·lica sòlida. Aquest material ha mostrat excel·lents propietats mecàniques en comparació amb qualsevol altre material metàl·lic. Aquestes qualitats superiors de l'escuma metàl·lica atrapen l'energia ràpidament a impactes d'alta velocitat balística en comparació amb la càrrega quasi estàtica.
Els absorbidors d'energia disponibles comercialment, que normalment absorbeixen l'energia mecànica cinètica comprimint-la o desviant-la a una tensió relativament constant a llarga distància, funcionen de manera similar a les molles, però reboten, convertint-los en dispositius d'emmagatzematge d'energia en lloc d'absorbidors d'energia.
L'estructura porosa de les escumes metàl·liques els confereix una corba de tensió-deformació única; una vegada que la tensió aplicada superi l'altiplà d'extrusió, l'escuma començarà a comprimir-se amb una tensió força constant fins a un 50-70% de tensió. L'extensió de la corba de tensió/deformació defineix el comportament d'un absorbidor d'energia ideal.

Com funciona l'escuma metàl·lica a l'armadura corporal?
S'ha demostrat que l'escuma metàl·lica atrapa fragments de bala i us protegeix de qualsevol dany secundari. La majoria de les armadures militars utilitzen un material semblant al Kevlar com a capa posterior, que normalment té una classificació III-A i aturarà les rondes d'armes de mà per si sola. L'armadura suau atura les bales dissipant l'energia i, com que la majoria de bales d'armes de mà no són tan afilades com les bales de rifle, només cal que alentiu-les perquè no penetrin en la vostra pell. La capa de metall d'escuma és l'amortidor de l'armadura corporal per a les bales d'energia més alta que requereixen una armadura dura per aturar-se. L'estructura en expansió de laescuma metàl·licatransfereix l'energia de col·lisió de manera molt menys eficient que els components sòlids. A la zona d'impacte, l'escuma s'adapta fàcilment a l'objecte impactant. Aquesta deformació plàstica absorbeix localment energia mecànica. En qualsevol cas, molt poca de l'energia de col·lisió és absorbida pel sòlid. Algunes persones també opten per afegir una tercera capa darrere de l'armadura suau, que s'anomena coixinet de trauma. Es tracta d'un coixinet format per capes de fluid no newtonià i farciment. Mitiga encara més l'impacte de l'impacte de la bala sobre el portador.