Kurşun geçirmez seramiklerin performansı nasıl artırılabilir?
Geleneksel kurşun geçirmez seramikler, bazı sertleştirme işlemleriyle kurşun geçirmezlik etkilerini artırmış olsalar da, malzeme dayanıklılığını artırırken bazen malzeme mukavemetini azaltmak gibi bazı dezavantajlara sahiptirler. Dahası, geleneksel kurşun geçirmez seramikler sürekli darbelere dayanmakta zorlanırlar, darbeden sonra tamir edilemezler, tek kullanımlıktırlar, yüksek maliyetlidirler, güvenilirlikleri düşüktür ve yapısal tasarım açısından iyi bir potansiyele sahip değillerdir.
Bu eksikliklere yanıt olarak, araştırmacılar birden fazla kurşun geçirmez malzemeyi birleştirerek kompozit kurşun geçirmez malzemeler oluşturmaya odaklanmaya başladılar. Şu anda kurşun geçirmez kompozit seramikler için ana araştırma yönlerinden biri, yüksek performanslı lifleri birleştirerek seramik+polimer kompozit malzemeler oluşturmaktır. Kurşun geçirmez uygulamalar alanında, seramikler yeterli sertliğe sahiptir ve genellikle panel olarak kullanılırken, lifler yüksek modül ve tokluğa sahiptir ve her iki malzemenin avantajlarından yararlanmak için arka levha olarak kullanılabilir.
Seramik+polimer kompozit malzemelerin kurşun geçirmezlik performansı, kurşun geçirmez malzemelerin her katmanının kalınlığından etkilenir. Tepki yüzey metodolojisi ve sonlu eleman analizi yöntemi kullanılarak, SiC-Al2O3 aramid liflerinden oluşan bir seramik+polimer kompozit hedef plaka elde edildi. Araştırmalar, kompozit hedef plakanın mermiler tarafından delindiğinde, seramik panelin enerjiyi parçalanma ve gerilim dalgası iletimi yoluyla dağıttığını, aramid liflerinin ise enerjiyi esas olarak lif gerilimi, uzama ve kırılma yoluyla dağıttığını göstermektedir. En iyi kapsamlı kurşun geçirmezlikte, SiC, Al2O3 ve aramid liflerinin kalınlıkları sırasıyla 4,54 mm, 4,50 mm ve 7,17 mm'dir. 3 mm kalınlığında silisyum karbür seramik, 5 mm kalınlığında alümina seramik ve 15 mm kalınlığında aramid liflerinden oluşan orijinal kompozit hedef plaka yoğunluğu ile karşılaştırıldığında, kompozit hedef plakanın yoğunluğu 5,4 kg/m2 azaltılmış ve kurşun geçirmezlik etkisi de önemli ölçüde iyileştirilmiştir.