Làm thế nào để cải thiện hiệu suất của gốm chống đạn?

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

Để ứng phó với những thiếu sót này, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu tập trung vào việc kết hợp nhiều vật liệu chống đạn để tạo thành vật liệu chống đạn tổng hợp. Một trong những hướng nghiên cứu chính về gốm composite chống đạn hiện nay là kết hợp các sợi hiệu suất cao để tạo thành vật liệu composite gốm + polyme. Trong lĩnh vực ứng dụng chống đạn, gốm có độ cứng đủ và thường được sử dụng làm tấm, trong khi sợi có mô đun và độ dẻo dai cao và có thể được sử dụng làm tấm ốp lưng để tận dụng lợi thế của cả hai vật liệu.

Hiệu suất chống đạn của vật liệu composite gốm + polyme bị ảnh hưởng bởi độ dày của từng lớp vật liệu chống đạn. Bằng cách sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng và phương pháp phân tích phần tử hữu hạn, một tấm bia composite gốm + polyme được tạo thành bởi các sợi aramid SiC-Al2O3 đã được thu được. Nghiên cứu cho thấy khi tấm bia composite bị đạn xuyên thủng, tấm gốm sẽ 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 độ căng, độ giãn và gãy của sợi. Ở khả năng chống đạn toàn diện tốt nhất, độ dày của sợi SiC, Al2O3 và aramid lần lượt là 4,54mm, 4,50mm và 7,17mm. So với mật độ tấm cào composite ban đầu của gốm silicon carbide dày 3mm, gốm alumina dày 5mm và sợi aramid dày 15mm, mật độ của tấm cào composite giảm 5,4kg/m2 và hiệu ứng chống đạn cũng được cải thiện đáng kể.