Como melhorar o desempenho da cerâmica à prova de balas?

Embora as cerâmicas tradicionais à prova de balas tenham melhorado seu efeito à prova de balas por meio de certo endurecimento, elas ainda têm algumas desvantagens, como aumentar a tenacidade do material enquanto às vezes reduzem a resistência do material. Além disso, as cerâmicas tradicionais à prova de balas são difíceis de suportar impactos contínuos, não podem ser reparadas após o impacto, são descartáveis, têm altos custos, baixa confiabilidade e não têm boa capacidade de projeto estrutural.

Em resposta a essas deficiências, os pesquisadores começaram a se concentrar na combinação de vários materiais à prova de balas para formar materiais compostos à prova de balas. Uma das principais direções de pesquisa para cerâmicas compostas à prova de balas no momento é combinar fibras de alto desempenho para formar materiais compostos de cerâmica+polímero. No campo de aplicações à prova de balas, as cerâmicas têm dureza suficiente e são geralmente usadas como painéis, enquanto as fibras têm alto módulo e tenacidade e podem ser usadas como painéis para alavancar as vantagens de ambos os materiais.

O desempenho à prova de balas de materiais compostos de cerâmica+polímero é afetado pela espessura de cada camada de materiais à prova de balas. Usando a metodologia de superfície de resposta e o método de análise de elementos finitos, uma placa de alvo composta de cerâmica+polímero formada por fibras de aramida SiC-Al2O3 foi obtida. A pesquisa mostra que quando a placa de alvo composta é penetrada por balas, o painel cerâmico dissipa energia através da fragmentação e transmissão de ondas de estresse, enquanto as fibras de aramida dissipam energia principalmente através da tensão, extensão e fratura da fibra. Na melhor prova de balas abrangente, as espessuras das fibras de SiC, Al2O3 e aramida são 4,54 mm, 4,50 mm e 7,17 mm, respectivamente. Comparado com a densidade original da placa de ancinho composta de cerâmica de carboneto de silício de 3 mm de espessura, cerâmica de alumina de 5 mm de espessura e fibras de aramida de 15 mm de espessura, a densidade da placa de ancinho composta é reduzida em 5,4 kg/m2, e o efeito à prova de balas também é significativamente melhorado.