Kovové pěny | Výzkum a vývoj systémů balistické ochrany pro moderní válečné aplikace

Co je balistický materiál? Kde se používá?
Nejběžnější tvrdé brnění bude používat keramické pláty jako přepážky, ale keramické se při dopadu roztříští a ztratí svou energii pro trvalý boj. Většina kovových plátů brnění má stejný problém s odlupováním kulek při dopadu. Tyto úlomky mohou způsobit zranění nositele brnění. Nositelé, kteří si na obličej nanášejí sekundární brnění, mohou být velmi nepohodlní a zvyšují náklady jednotlivci, společnosti nebo vládě. Vývoj lehkých bojových technologií, jako jsou letadla a obojživelná vozidla, stejně jako potřeba zvýšit mobilitu pozemních sil, vyžadují balistické materiály, které nadále snižují hmotnost pancíře a zároveň zlepšují balistický výkon.
Balistické štíty jsou k dispozici v různých typech a stupních. Tyto materiály se používají k ochraně skla, pancíře vozidel, pancíře a štítů. Vrstvené plastové desky nabízejí širokou škálu ochrany, od certifikovaného zataveného skla až po terciární balistické materiály. Balistické materiály jsou obvykle tuhé, ale mohou být i měkké. Mohou být složité, jako je kevlar, UHMWPE, Lexan nebo kompozity z uhlíkových vláken, nebo jednoduché, jako např.hliníkocel, titan nebo jiné slitiny.
S pokrokem technologie se balistická neprůstřelná vesta radikálně změnila. Trh s neprůstřelnými spodními košilemi je svědkem revoluce, která je bezpečnější a lehčí. To otevřelo nové bitevní pole pro technologii Composite Metal Foam (CMF), která ji vyjímá z oblasti lékařských procedur od nárazníků aut až po náhrady kolen.
Jsou za to zodpovědné jednoduché nebo kompozitní pěnové kovy - jedná se o strukturální pěny ve formě dutých kovových kuliček, které jsou zapuštěny do balistických zařízení jako materiál jádra, ale také jako meziprodukty ve složitých aplikacích, jako je pancéřová ocel, keramika a dřevovláknité desky. Pěna nejen zastaví vysokorychlostní dopad kulek a granátů, ale také je zcela rozdrtí. Nedokážou jimi proniknout ani kulky prorážející pancíř, navržené speciálně k protržení pancíře.
Pro válečníka, pěnový kov v použití osobních ochranných prostředků zahrnuje:

• Neprůstřelné vesty pro všeobecné použití
• Aktivní flotační neprůstřelné vesty
• Pasivní plovoucí neprůstřelné vesty
• Taktické balistické přilby
• Balistické sady pancíře na ramena a boční ochranu
• S kšiltem a ochranou páteře
• Balistické štíty

U těžkých pancéřových nástrojů a vybavení pro přežití se pěnový kov používá pro různé aplikace, včetně:

• Výroba kompozitního brnění
• Výroba základových desek odolných proti minám pro vozidla
• Výroba vojenských schránek

Co je Foam Metal? Co je Foam Metal a jaké jsou jeho neuvěřitelné vlastnosti?
Pěnový kov je porézní kovový materiál, který tvoří trojrozměrnou síťovou strukturu v kovové matrici. Vzhledem k tomu, že existuje mnoho pórů vkovová pěnaVelikost, počet, jednotnost, konektivita a utěsnění pórů ovlivňují jeho vlastnosti. Mezi parametry, které úzce souvisejí s vlastnostmi pěnových kovů, patří velikost pórů, celková pórovitost, efektivní pórovitost, hustota a specifický povrch.
Pěnový kov, jako nový typ materiálu jak s kovovými vlastnostmi, tak s některými speciálními fyzikálními vlastnostmi nekovových materiálů, se dostává stále více pozornosti. Hlavní vlastnosti pěnového kovu jsou následující:

• Ultralehký materiál (75-95% objemu tvoří prázdný prostor)
• Velmi vysoká pórovitost
• Vysoká pevnost v tlaku v kombinaci s dobrými vlastnostmi absorpce energie
• Nízká tepelná vodivost
• Vysoká pevnost

Princip absorpce nárazové energie pěnovými kovy
Kromě toho, že se komerčně používá pro filtraci, redukci hluku, izolaci a nosiče katalyzátorů,kovové pěnyjsou silným kandidátem pro aplikaci v kompozitních pancéřových systémech v oblasti absorpce energie.
Jako balistické ochranné zařízení je pěnový kov lehký, vysoce pevný pěnový materiál vyrobený z dutých kovových kuliček zapuštěných do pevné kovové matrice. Tento materiál prokázal vynikající mechanické vlastnosti ve srovnání s jakýmkoli jiným kovovým materiálem. Tyto vynikající vlastnosti pěnového kovu rychle zachycují energii při nárazech s vysokou balistickou rychlostí ve srovnání s kvazistatickým zatížením.
Komerčně dostupné absorbéry energie, které typicky pohlcují kinetickou mechanickou energii jejím stlačováním nebo vychylováním při relativně konstantním napětí na velkou vzdálenost, fungují poněkud podobně jako pružiny, ale odrážejí se, což z nich dělá spíše zařízení pro ukládání energie než absorbéry energie.
Porézní struktura kovových pěn jim dává jedinečnou křivku napětí-deformace; jakmile aplikované napětí překročí extruzní plató, pěna se začne stlačovat při poměrně konstantním napětí na přibližně 50-70% napětí. Prodloužení křivky napětí/deformace definuje chování ideálního absorbéru energie.

Jak působí pěnový kov na neprůstřelné vesty?
Bylo prokázáno, že pěnový kov zachycuje úlomky střely a chrání vás před jakýmkoli sekundárním poškozením. Většina vojenských neprůstřelných vesty používá jako zadní vrstvu materiál podobný kevlaru, který je obvykle hodnocen jako III-A a sám o sobě zastaví střelbu z ručních zbraní. Měkké brnění zastaví kulky tím, že rozptýlí energii, a protože většina kulek do ručních zbraní není tak ostrá jako kulky z pušek, stačí je zpomalit, aby vám nepronikly do kůže. Pěnová kovová vrstva je tlumičem nárazů neprůstřelné vesty pro střely s vyšší energií, které k zastavení vyžadují tvrdý pancíř. Rozšiřující se strukturakovová pěnapřenáší energii kolize mnohem méně efektivně než pevné komponenty. V oblasti dopadu se pěna snadno přizpůsobí dopadajícímu předmětu. Tato plastická deformace lokálně absorbuje mechanickou energii. V obou případech je velmi málo energie srážky absorbováno pevnou látkou. Někteří lidé se také rozhodnou přidat třetí vrstvu za měkkou zbroj, která se nazývá trauma pad. Jedná se o podložku složenou z vrstev nenewtonské tekutiny a vycpávky. Dále zmírňuje dopad dopadu střely na nositele.