¿Cómo mejorar el rendimiento de la cerámica antibalas?

Si bien la cerámica antibalas tradicional ha mejorado su efecto antibalas mediante cierto endurecimiento, aún presenta algunas desventajas, como el aumento de la tenacidad del material y, en ocasiones, la reducción de su resistencia. Además, la cerámica antibalas tradicional es difícil de soportar impactos continuos, no se puede reparar después de un impacto, es desechable, tiene un alto costo, baja confiabilidad y no ofrece una buena capacidad de diseño estructural.

En respuesta a estas deficiencias, los investigadores han comenzado a centrarse en la combinación de múltiples materiales antibalas para formar materiales compuestos antibalas. Una de las principales líneas de investigación actuales para la cerámica compuesta antibalas es la combinación de fibras de alto rendimiento para formar materiales compuestos de cerámica y polímero. En el campo de las aplicaciones antibalas, la cerámica posee suficiente dureza y se utiliza generalmente como paneles, mientras que las fibras presentan un alto módulo y tenacidad, y pueden utilizarse como tableros 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. Mediante la metodología de superficie de respuesta y el método de análisis de elementos finitos, se obtuvo una placa de objetivo compuesta de cerámica y polímero formada por fibras de aramida de SiC-Al₂O₃. Las investigaciones demuestran que, al ser penetrada por balas, el panel cerámico disipa energía mediante fragmentación y transmisión de ondas de tensión, mientras que las fibras de aramida la disipan principalmente por tensión, extensión y fractura. En el mejor antibalas integral, los espesores de las fibras de SiC, Al₂O₃ y aramida son de 4,54 mm, 4,50 mm y 7,17 mm, respectivamente. En comparación con la densidad original de la placa de rastrillo compuesta de cerámica de carburo de silicio de 3 mm de espesor, cerámica de alúmina de 5 mm de espesor y fibras de aramida de 15 mm de espesor, la densidad de la placa de rastrillo compuesta se reduce en 5,4 kg/m², lo que mejora significativamente el efecto antibalas.