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轻质复合泡沫材料可以阻止子弹和钢铁

2019-07-11 16:14:06 来源:

金属盔甲可以保护警察和军用车辆免受子弹袭击;然而,它也会使它们变得更重,从而更慢地远离危险情况。现在,北卡罗来纳州立大学的研究人员已开发出一种轻质替代金属装甲的复合金属泡沫(CMF),它可以阻止球和穿甲.50口径的圆形,以及传统的钢制装甲,重量减轻一半。研究人员表示,使用这种泡沫,汽车设计师可以在不降低安全性的情况下开发更轻的军用车辆,或者在不增加重量的情“CMF装甲的重量不到实现同等保护水平所需的轧制均质钢装甲重量的一半,”负责该研究的北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程教授Afsaneh Rabiei说。

Rabiei发明了CMF,并花了数年时间开发,测试和优化CMF材料。CMF是一种由空心金属球体组成的泡沫,由不锈钢或钛等材料制成,然后嵌入由钢,钛,铝或其他金属合金制成的金属基体中。

在之前的工作中,她和她的团队已经证明,CMF可以阻止爆炸压力和碎裂,并且可以阻止M2穿甲弹,其性能可与标准金属装甲相媲美。研究人员表示,CMF还具有屏蔽金属形式的X射线,伽马射线和中子辐射的有效性,以及处理火和热的两倍以及构成它们的普通金属。

她说,目前研究中使用的CMF就是所谓的“钢 - 钢CMF”,这意味着球体和基体都由钢构成。

Rabiei的团队制造了一个坚硬的装甲系统,包括陶瓷面板,CMF核心和铝制薄背板。他们使用.50口径球和穿甲弹以每秒500米至每秒885米的冲击速度射击来测试护甲。

装甲的CMF层吸收了球轮的72%至75%的动能,以及穿甲弹的68%至78%的动能。

“换句话说,我们能够实现显着的减重 - 这有利于车辆性能和燃油效率 - 而不会牺牲保护,”Rabiei说。研究人员在“复合结构”杂志上发表了一篇关于他们工作的论文。虽然这项研究证明了CMF在设计和开发车辆装甲方面的承诺,但Rabiei表示材料设计本身仍有改进空间。

“这些发现源于我们通过简单地将钢 - 钢CMF与现成的陶瓷面板,铝背板和粘合材料相结合来测试装甲,”她说。“我们只对我们的CMF材料进行了优化,并用钢 - 钢CMF装甲替换了标准车辆装甲中的钢板。我们可以做更多的工作来使它变得更好。“

接下来的步骤包括优化陶瓷,CMF和铝层的附着力和厚度,Rabiei说,这可能会导致更低的总重量和更高的最终装甲效率,适用于更广泛的应用。

“CMF承诺各种应用:从太空探索到运输核废料,爆炸物和有害物质,再到军事和安全应用,甚至汽车,公共汽车和火车,”她说。


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