Làm thế nào để nâng cao hiệu suất của gốm chống đạn?

Mặc dù gốm chống đạn truyền thống đã cải thiện hiệu quả chống đạn thông qua một số phương pháp tôi luyện, chúng vẫn còn một số nhược điểm, chẳng hạn như tăng độ dẻo dai của vật liệu nhưng đôi khi lại làm giảm độ bền. Hơn nữa, gốm chống đạn truyền thống khó chịu được các va đập liên tục, không thể sửa chữa sau va đập, dùng một lần, có chi phí cao, độ tin cậy thấp và không có khả năng thiết kế cấu trúc tốt.

Để khắc phục những thiếu sót này, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu tập trung vào việc kết hợp nhiều vật liệu chống đạn khác nhau để tạo thành vật liệu chống đạn composite. Một trong những hướng nghiên cứu chính hiện nay đối với gốm composite chống đạn là kết hợp các sợi hiệu năng cao để tạo thành vật liệu composite gốm + polymer. Trong lĩnh vực ứng dụng chống đạn, gốm có độ cứng đủ và thường được sử dụng làm tấm ốp, trong khi sợi có mô đun đàn hồi và độ dẻo dai cao, có thể được sử dụng làm tấm đỡ để tận dụng ưu điểm của cả hai vật liệu.

Hiệu quả chống đạn của vật liệu composite gốm-polyme bị ảnh hưởng bởi độ dày của mỗi lớp vật liệu chống đạn. Bằng cách sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng và phương pháp phân tích phần tử hữu hạn, người ta đã thu được một tấm bia composite gốm-polyme được tạo thành từ sợi aramid SiC-Al2O3. Nghiên cứu cho thấy rằng khi tấm bia composite bị đạn xuyên thủng, tấm gốm tiêu tán năng lượng thông qua sự phân mảnh và truyền sóng ứng suất, trong khi các sợi aramid chủ yếu tiêu tán năng lượng thông qua sức căng, sự giãn nở và sự đứt gãy của sợi. Ở hiệu quả chống đạn toàn diện tốt nhất, độ dày của các lớp SiC, Al2O3 và sợi aramid lần lượt là 4,54mm, 4,50mm và 7,17mm. So với mật độ tấm bia composite ban đầu gồm gốm silicon carbide dày 3mm, gốm alumina dày 5mm và sợi aramid dày 15mm, mật độ của tấm bia composite giảm 5,4kg/m2, và hiệu quả chống đạn cũng được cải thiện đáng kể.