Na percepção geral, a cerâmica é frágil. Com uma leve queda, uma porcelana antiga de valor inestimável pode se estilhaçar instantaneamente. Mas você sabia que, graças à tecnologia moderna, a cerâmica se transformou e, devido às suas propriedades físicas, pode até servir como material à prova de balas, ganhando a reputação de estrela em ascensão no campo da blindagem?
Imagine o seguinte: no campo de batalha, uma bala minúscula pode causar ferimentos fatais a um soldado, enquanto uma cerâmica frágil consegue deter uma bala em alta velocidade. De onde vem esse poder? Vamos explorar o mundo da cerâmica à prova de balas para descobrir.
☛ Alta dureza, combinação composta
A cerâmica à prova de balas pertence à família dos materiais inorgânicos não metálicos. Estritamente falando, não é o mesmo tipo de material que a porcelana usada no nosso dia a dia. Como um tipo de cerâmica especial, ao contrário dos utensílios de cerâmica feitos moldando argila local em peças brutas e depois queimando-as, a cerâmica à prova de balas requer uma série de processos complexos para sua preparação, incluindo preparação do pó, moldagem, sinterização em alta temperatura, etc. É um produto do rápido desenvolvimento de tecnologias modernas como química, metalurgia e ciência dos materiais.
O motivo pelo qual a cerâmica à prova de balas consegue parar projéteis é que ela possui dureza e resistência extremamente elevadas. Quando um projétil atinge uma cerâmica de alta resistência e dureza, ele se estilhaça, causando a quebra do material. Todo esse processo consome a maior parte da energia do projétil e forma um cone de dano em forma de pirâmide invertida no ponto de impacto. Essa também é a morfologia típica dos danos em cerâmicas após serem atingidas por um projétil.
Para aumentar a capacidade da cerâmica de resistir a múltiplos impactos, tecidos de fibra de alta resistência são frequentemente aplicados sobre o painel cerâmico para evitar a propagação de fissuras causadas por projéteis. A combinação de cerâmica dura e de alta resistência com um suporte rígido forma a estrutura básica da blindagem composta de cerâmica moderna.
☛ Batizado pela guerra, um escudo da vida
Na década de 1960, helicópteros militares americanos e suas tripulações nas selvas vietnamitas eram frequentemente atacados e feridos por armas leves terrestres. Para reduzir os danos em combate aos equipamentos e as baixas entre os tripulantes, em 1962, uma empresa aeroespacial americana desenvolveu a primeira blindagem composta com uma frente de cerâmica rígida. Ela consistia em blocos de cerâmica de alumina colados a uma placa traseira de alumínio resistente, com cerca de 6 milímetros de espessura, para resistir a disparos de balas perfurantes de calibre 7,62 milímetros. Foi durante esse período que as forças armadas americanas foram pioneiras na aplicação militar em larga escala de cerâmica à prova de balas.
Para aprimorar as capacidades de proteção, cientistas tiveram a ideia de fabricar placas de cerâmica à prova de balas para serem usadas em conjunto com coletes à prova de balas flexíveis, semelhantes aos espelhos protetores de coração das armaduras antigas. Dessa forma, é possível melhorar significativamente a proteção das áreas vitais do corpo humano, levando em consideração também a mobilidade do usuário. Inicialmente, pequenos pedaços de cerâmica eram unidos para formar as placas. Com o avanço da tecnologia, passou-se a utilizar peças inteiras de cerâmica para eliminar os pontos fracos causados pelas frestas entre os pequenos pedaços. Algumas placas são até mesmo fabricadas com superfícies curvas para se adaptarem ao corpo humano. Esse é também o estilo básico das placas de proteção à prova de balas atuais. Atualmente, a tecnologia de fabricação de cerâmica à prova de balas está cada vez mais madura, tornando-se um escudo vital para a proteção dos soldados.
☛ A tecnologia capacita e novas melhorias são feitas.
Após décadas de desenvolvimento, existem atualmente muitos tipos de cerâmicas à prova de balas amplamente utilizadas, incluindo óxido de alumínio, carboneto de silício, carboneto de boro, nitreto de silício, borido de titânio, etc. Entre elas, as mais comuns são as cerâmicas de óxido de alumínio, carboneto de silício e carboneto de boro. Com a modernização dos sistemas de armas, as cerâmicas monofásicas tradicionais já não atendem às necessidades militares reais, especialmente porque os requisitos para equipamentos à prova de balas estão cada vez mais rigorosos. Portanto, as cerâmicas à prova de balas começaram a se desenvolver nas direções de diversificação, composição e funcionalização.
Cerâmicas com gradiente funcional. Através do design de microcomponentes, o desempenho das cerâmicas passa por mudanças regulares e contínuas. Por exemplo, em sistemas compósitos metal/cerâmica, como borido de titânio com titânio metálico, bem como óxido de alumínio, carboneto de silício, carboneto de boro e nitreto de silício com alumínio metálico, ocorre uma mudança estrutural na direção da espessura, garantindo que a cerâmica à prova de balas passe de alta dureza na superfície voltada para o projétil para alta tenacidade na superfície oposta. Dessa forma, ela não só atende aos requisitos de resistência a projéteis da blindagem, como também aumenta sua capacidade de resistir a múltiplos impactos, apresentando uma vantagem significativa na proteção contra projéteis perfurantes de pequeno e médio calibre.
Cerâmicas compósitas nanoestruturadas. Partindo de cerâmicas monofásicas, partículas dispersas submicrométricas ou nanométricas são adicionadas para formar cerâmicas compósitas. Por exemplo, carbeto de silício-nitreto de silício-alumina, carbeto de boro-carbeto de silício, etc., podem melhorar a dureza, a tenacidade e a resistência das cerâmicas dentro de uma determinada faixa. Há relatos de que outros países estão explorando processos de sinterização que unem pós em nanoescala, o que pode reduzir o tamanho do grão cerâmico para algumas dezenas de nanômetros, melhorando assim a dureza e a resistência do material. Esta é uma importante direção de desenvolvimento para blindagens cerâmicas avançadas no futuro.
Cerâmicas transparentes. Representadas por óxido de alumínio monocristalino (safira), oxinitreto de alumínio e espinélio de aluminato de magnésio, as cerâmicas transparentes possuem alta resistência e dureza, além de excelentes propriedades ópticas. Assim, podem substituir o vidro à prova de balas e são aplicadas em equipamentos militares, como máscaras à prova de balas individuais, janelas de detecção de mísseis, janelas de observação de veículos e periscópios de submarinos. Devido à possibilidade de fabricação de componentes transparentes de grandes dimensões e formatos complexos a baixo custo, essas cerâmicas foram listadas por muitas potências militares como um dos principais materiais transparentes fotofuncionais a serem desenvolvidos no século XXI.
Atualmente, a cerâmica é extremamente utilizada tanto no setor militar quanto na área da tecnologia civil. Pode-se prever que a antiga história de lanças e escudos continuará a encenar confrontos memoráveis entre poderosos oponentes nos campos de batalha do futuro.
