¿Cómo mejorar el rendimiento de la cerámica antibalas?

Si bien las cerámicas antibalas tradicionales han mejorado su eficacia mediante procesos de endurecimiento, aún presentan algunos inconvenientes, como el aumento de la tenacidad del material a costa de una menor resistencia. Además, las cerámicas antibalas tradicionales son difíciles de soportar impactos continuos, no se pueden reparar tras un impacto, son desechables, tienen un alto costo, baja fiabilidad y un diseño estructural deficiente.

Ante estas deficiencias, los investigadores han comenzado a centrarse en la combinación de diversos materiales antibalas para formar materiales compuestos. Una de las principales líneas de investigación en cerámicas compuestas antibalas actualmente consiste en combinar fibras de alto rendimiento para crear materiales compuestos de cerámica y polímero. En el ámbito de las aplicaciones antibalas, la cerámica posee la dureza suficiente y se utiliza generalmente como paneles, mientras que las fibras, con su alto módulo de elasticidad y tenacidad, pueden emplearse como placas de refuerzo para aprovechar las ventajas de ambos materiales.

El rendimiento antibalas de los materiales compuestos de cerámica y polímero se ve afectado por el espesor de cada capa de dichos materiales. Mediante la metodología de superficie de respuesta y el análisis de elementos finitos, se obtuvo una placa objetivo compuesta de cerámica y polímero formada por fibras de aramida SiC-Al2O3. La investigación muestra que, al ser penetrada por proyectiles, el panel cerámico disipa energía mediante fragmentación y transmisión de ondas de tensión, mientras que las fibras de aramida disipan energía principalmente mediante tensión, extensión y fractura. Para lograr la mejor protección antibalas integral, los espesores de SiC, Al2O3 y fibras de aramida son de 4,54 mm, 4,50 mm y 7,17 mm, respectivamente. En comparación con la densidad original de la placa objetivo compuesta, que consta de 3 mm de cerámica de carburo de silicio, 5 mm de cerámica de alúmina y 15 mm de fibras de aramida, la densidad de la placa objetivo compuesta se reduce en 5,4 kg/m², mejorando significativamente su eficacia antibalas.