Mga Metal Foam | R&D ng Ballistic Protection System para sa Modern Warfare Applications

Ano ang ballistic na materyal? Saan ito ginagamit?
Ang pinakakaraniwang hard armor ay gagamit ng mga ceramic plate bilang mga baffle, ngunit ang ceramic ay nabasag sa epekto at nawawala ang enerhiya nito para sa matagal na labanan. Karamihan sa mga baluti ng metal plate ay may parehong problema ng mga bala na tumutulo sa epekto. Ang mga fragment na ito ay maaaring magdulot ng pinsala sa nagsusuot ng armor. Ang mga nagsusuot na naglalagay ng pangalawang armor patch sa kanilang mga mukha ay maaaring maging lubhang hindi komportable at magdagdag ng gastos sa indibidwal, kumpanya, o pamahalaan. Ang pagbuo ng mga magaan na teknolohiya ng labanan tulad ng mga sasakyang panghimpapawid at amphibious na sasakyan, pati na rin ang pangangailangan na dagdagan ang kadaliang kumilos ng mga puwersa ng lupa, ay nangangailangan ng mga ballistic na materyales na patuloy na nagpapababa ng bigat ng armor habang pinapabuti ang pagganap ng ballistic.
Available ang mga ballistic shield sa iba't ibang uri at grado. Ang mga materyales na ito ay ginagamit upang protektahan ang salamin, baluti ng sasakyan, baluti ng katawan at mga kalasag. Ang mga nakalamina na plastic sheet ay nag-aalok ng malawak na hanay ng proteksyon, mula sa sertipikadong selyadong salamin hanggang sa mga materyal na pang-tertiary ballistic. Ang mga ballistic na materyales ay karaniwang matibay, ngunit maaari ding malambot. Maaari silang maging kumplikado, tulad ng Kevlar, UHMWPE, Lexan o carbon fiber composites, o simple, gaya ngaluminyo, bakal, titan o iba pang mga haluang metal.
Sa pagsulong ng teknolohiya, ang ballistic body armor ay lubhang nagbago. Nasasaksihan ng bulletproof undershirt market ang isang rebolusyon na mas ligtas at mas magaan. Nagbukas ito ng bagong larangan ng digmaan para sa teknolohiyang Composite Metal Foam (CMF), na inilabas ito sa larangan ng mga medikal na pamamaraan mula sa mga bumper ng kotse hanggang sa pagpapalit ng tuhod.
Ang mga single o composite foam metal ay may pananagutan dito - ito ay mga structural foam sa anyo ng mga guwang na metal sphere, na naka-embed sa ballistic na mga aparato bilang isang pangunahing materyal, ngunit din bilang mga intermediate sa mga kumplikadong aplikasyon tulad ng armor steel, ceramics, at fiberboard. Ang foam ay hindi lamang humihinto sa mataas na bilis ng epekto ng mga bala at mga shell, ngunit ganap ding dinudurog ang mga ito. Kahit na ang mga bala na tumutusok sa baluti, na partikular na idinisenyo upang mapunit ang baluti, ay hindi makakapasok sa kanila.
Para sa mandirigma, ang foam metal sa paggamit ng personal na kagamitan sa proteksyon ay kinabibilangan ng:

• Pangkalahatang Layunin na Bulletproof Vest
• Mga Aktibong Flotation Bulletproof Vest
• Passive Floating Bulletproof Vest
• Mga taktikal na ballistic helmet
• Ballistic shoulder at side protection armor sets
• May proteksyon sa visor at gulugod
• Mga ballistic na kalasag

Para sa mga heavy armored na instrumento pati na rin sa survival gear, ang foam metal ay ginagamit para sa iba't ibang mga application kabilang ang:

• Paggawa ng composite armor
• Paggawa ng mga base plate na lumalaban sa mina para sa mga sasakyan
• Paggawa ng mga drop box ng militar

Ano ang Foam Metal? Ano ang Foam Metal at ano ang mga hindi kapani-paniwalang katangian nito?
Ang foam metal ay isang porous na metal na materyal na bumubuo ng isang three-dimensional na mesh na istraktura sa isang metallic matrix. Dahil maraming pores sametal na foam, ang laki, numero, pagkakapareho, pagkakakonekta at sealing ng mga pores ay nakakaapekto sa mga katangian nito. Ang mga parameter na malapit na nauugnay sa mga katangian ng foam metal ay kinabibilangan ng laki ng butas, kabuuang porosity, epektibong porosity, density at tiyak na lugar sa ibabaw.
Ang foam metal, bilang isang bagong uri ng materyal na may parehong mga katangian ng metal at ilang mga espesyal na pisikal na katangian ng mga di-metal na materyales, ay tumatanggap ng higit at higit na pansin. Ang mga pangunahing katangian ng foam metal ay ang mga sumusunod:

• Ultra-light material (75-95% ng volume ay binubuo ng void space)
• Napakataas na porosity
• Mataas na lakas ng compressive na sinamahan ng mahusay na mga katangian ng pagsipsip ng enerhiya
• Mababang thermal conductivity
• Mataas na lakas

Prinsipyo ng pagsipsip ng enerhiya ng epekto ng mga foam metal
Bilang karagdagan sa paggamit sa komersyo para sa pagsasala, pagbabawas ng ingay, pagkakabukod at mga carrier ng katalista,mga bula ng metalay isang malakas na kandidato para sa aplikasyon sa mga composite armor system sa larangan ng pagsipsip ng enerhiya.
Bilang ballistic protection device, ang foam metal ay isang magaan, mataas na lakas na foamed na materyal na ginawa gamit ang mga hollow metal sphere na naka-embed sa isang solidong metal matrix. Ang materyal na ito ay nagpakita ng mahusay na mekanikal na mga katangian kumpara sa anumang iba pang materyal na metal. Ang mga superior na katangiang ito ng foam metal ay mabilis na nakakakuha ng enerhiya sa mataas na ballistic velocity na epekto kumpara sa quasi-static loading.
Ang mga komersyal na available na sumisipsip ng enerhiya, na kadalasang sumisipsip ng kinetic mechanical energy sa pamamagitan ng pag-compress o pagpapalihis nito sa medyo pare-parehong stress sa mahabang distansya, ay medyo katulad ng mga bukal, ngunit bumabalik ang mga ito, na ginagawa itong mga energy storage device kaysa sa mga sumisipsip ng enerhiya.
Ang buhaghag na istraktura ng mga metal na foam ay nagbibigay sa kanila ng kakaibang stress-strain curve; kapag ang inilapat na stress ay lumampas sa extrusion plateau, ang foam ay magsisimulang mag-compress sa isang medyo pare-pareho ang stress sa tungkol sa 50-70% strain. Ang extension ng stress/strain curve ay tumutukoy sa pag-uugali ng isang perpektong sumisipsip ng enerhiya.

Paano gumagana ang foam metal sa body armor?
Ang foam metal ay napatunayang nakakabit ng mga fragment ng bala at nagpoprotekta sa iyo mula sa anumang pangalawang pinsala. Karamihan sa armor ng katawan ng militar ay gumagamit ng materyal na tulad ng Kevlar bilang back layer, na kadalasang may rating na III-A at mag-iisa na titigil sa pag-ikot ng handgun. Pinipigilan ng malambot na sandata ang mga bala sa pamamagitan ng pag-aalis ng enerhiya, at dahil ang karamihan sa mga bala ng handgun ay hindi kasing talas ng mga bala ng rifle, kailangan mo lamang itong pabagalin upang hindi tumagos ang mga ito sa iyong balat. Ang layer ng foam metal ay ang shock absorber ng body armor para sa mas mataas na mga bullet ng enerhiya na nangangailangan ng hard armor upang huminto. Ang lumalawak na istraktura ngmetal na foamnaglilipat ng enerhiya ng banggaan na hindi gaanong mahusay kaysa sa mga solidong sangkap. Sa lugar ng impact, ang foam ay madaling umaayon sa impacting object. Ang plastic deformation na ito ay lokal na sumisipsip ng mekanikal na enerhiya. Sa alinmang kaso, napakaliit ng enerhiya ng banggaan ang nasisipsip ng solid. Pinipili din ng ilang tao na magdagdag ng ikatlong layer sa likod ng malambot na baluti, na tinatawag na trauma pad. Ito ay isang pad na binubuo ng mga layer ng non-Newtonian fluid at padding. Lalo nitong pinapagaan ang epekto ng epekto ng bala sa nagsusuot.