Как улучшить характеристики пуленепробиваемой керамики?

Хотя традиционная пуленепробиваемая керамика улучшила свои пуленепробиваемые свойства за счет повышения прочности, она все еще имеет некоторые недостатки, такие как увеличение прочности материала при одновременном снижении его прочности. Кроме того, традиционная пуленепробиваемая керамика с трудом выдерживает длительные удары, не подлежит ремонту после удара, является одноразовой, имеет высокую стоимость, низкую надежность и не обладает хорошей возможностью проектирования конструкции.

В ответ на эти недостатки исследователи начали уделять основное внимание объединению нескольких пуленепробиваемых материалов для создания композитных пуленепробиваемых материалов. Одним из основных направлений исследований в области пуленепробиваемой композитной керамики в настоящее время является объединение высокоэффективных волокон для создания композитных материалов из керамики и полимеров. В области применения пуленепробиваемых материалов керамика обладает достаточной твердостью и обычно используется в качестве панелей, в то время как волокна обладают высоким модулем упругости и прочностью и могут использоваться в качестве защитных пластин, что позволяет использовать преимущества обоих материалов.

Пуленепробиваемость композитных материалов на основе керамики и полимеров зависит от толщины каждого слоя пуленепробиваемого материала. С помощью метода поверхностного отклика и метода конечных элементов была получена мишень из композитного материала на основе керамики и полимера, сформированная из арамидных волокон SiC-Al2O3. Исследования показали, что при пробитии композитной мишени пулями керамическая панель рассеивает энергию за счет фрагментации и передачи волновых напряжений, в то время как арамидные волокна рассеивают энергию в основном за счет растяжения, удлинения и разрушения. Для достижения наилучшей комплексной пуленепробиваемости толщина слоев SiC, Al2O3 и арамидных волокон составляет 4,54 мм, 4,50 мм и 7,17 мм соответственно. По сравнению с исходной плотностью композитной пластины из карбида кремния толщиной 3 мм, оксида алюминия толщиной 5 мм и арамидных волокон толщиной 15 мм, плотность композитной пластины снижается на 5,4 кг/м2, а пуленепробиваемость также значительно улучшается.