Levar você a entender por que a cerâmica se tornou um novo material à prova de balas
Na opinião das pessoas, a cerâmica é frágil. Com uma leve queda, uma porcelana antiga de valor inestimável pode se estilhaçar instantaneamente. Mas você sabia que, com a tecnologia moderna, a cerâmica se transformou e, devido às suas propriedades físicas, pode até servir como material à prova de balas, o que lhe rendeu a reputação de uma estrela em ascensão no campo da blindagem de balas?
Imagine só: no campo de batalha, uma bala minúscula pode causar ferimentos fatais a um soldado, mas cerâmicas frágeis podem deter uma bala em alta velocidade. De onde vem seu poder? Vamos mergulhar no mundo das cerâmicas à prova de balas para descobrir.
☛ Alta dureza, combinação composta
A cerâmica à prova de balas faz parte da família dos materiais inorgânicos não metálicos. A rigor, não é o mesmo tipo de material que a porcelana usada em nosso cotidiano. Como um tipo de cerâmica especial, diferentemente dos utensílios cerâmicos que são feitos moldando argila local em blocos e depois queimando-os, a cerâmica à prova de balas requer uma série de processos complexos para sua preparação, incluindo preparação de pó, moldagem, sinterização em alta temperatura, etc. Ela é um produto do rápido desenvolvimento de tecnologias modernas, como química, metalurgia e ciência dos materiais.
A razão pela qual as cerâmicas à prova de balas conseguem deter projéteis é que elas possuem dureza e resistência extremamente altas. Quando uma bala atinge cerâmicas de alta resistência e dureza, ela se estilhaça e causa a quebra da cerâmica. Todo esse processo consome a maior parte da energia da bala e forma um cone de dano em forma de pirâmide invertida no ponto de impacto. Esta também é a morfologia típica do dano da cerâmica após ser atingida por uma bala.
Para aumentar a capacidade da cerâmica de suportar múltiplos impactos, tecidos de fibra de alta resistência são frequentemente revestidos no painel cerâmico para evitar a propagação de rachaduras causadas por impactos de bala. A combinação de cerâmicas rígidas e de alta resistência com um revestimento rígido forma a estrutura básica da blindagem composta de cerâmica moderna.
☛ Batizado pela guerra, um escudo de vida
Na década de 1960, helicópteros militares americanos e seus tripulantes nas selvas vietnamitas eram frequentemente atacados e feridos por armas leves terrestres. Para reduzir os danos aos equipamentos em combate e as baixas entre os tripulantes, em 1962, uma empresa aeroespacial americana desenvolveu a primeira blindagem composta com uma frente de cerâmica rígida. Ela colava blocos de cerâmica de alumina a uma placa traseira de alumínio resistente com cerca de 6 milímetros de espessura para resistir ao fogo de projéteis perfurantes de 7,62 milímetros. Foi durante esse período que as Forças Armadas dos EUA foram pioneiras na aplicação militar em larga escala de cerâmica à prova de balas.
Para aprimorar as capacidades de proteção, os cientistas tiveram a ideia de transformar cerâmica à prova de balas em placas de inserção para serem usadas em conjunto com armaduras corporais macias, semelhantes aos " espelhos protetores de coração" das armaduras antigas. Dessa forma, pode-se melhorar significativamente a proteção das áreas centrais do corpo humano, levando-se em consideração também a mobilidade do usuário. Inicialmente, pequenas peças de cerâmica eram unidas para formar as placas de inserção. Com o avanço da tecnologia, as pessoas têm adotado cada vez mais peças inteiras de cerâmica para eliminar os pontos fracos causados pelas lacunas entre pequenas peças de cerâmica. Algumas são até mesmo transformadas em superfícies curvas para se ajustarem ao corpo humano. Este também é o estilo básico das atuais placas de inserção à prova de balas. Atualmente, a tecnologia de preparação de cerâmica à prova de balas tornou-se cada vez mais madura, tornando-se um " escudo de vida" para proteger os soldados.
☛ A tecnologia capacita e novas atualizações 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, boreto de titânio, etc. Entre elas, as mais comuns são as de óxido de alumínio, carboneto de silício e carboneto de boro. Com a modernização dos sistemas de armas, as cerâmicas monofásicas tradicionais não atendem mais às necessidades militares atuais, especialmente com o aumento crescente dos requisitos para equipamentos à prova de balas. Portanto, as cerâmicas à prova de balas começaram a se desenvolver em direção à diversificação, composição e funcionalização.
Cerâmicas com classificação funcional. Através do design de microcomponentes, o desempenho da cerâmica sofre alterações regulares e contínuas. Por exemplo, em sistemas compósitos de metal/cerâmica, como boreto 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 alteração estrutural na direção da espessura, garantindo que a cerâmica à prova de balas passe de alta dureza na superfície frontal do projétil para alta tenacidade na superfície traseira. Dessa forma, ela não apenas atende aos requisitos de resistência à bala da armadura, mas também aumenta sua capacidade de resistir a múltiplos impactos de bala, apresentando uma vantagem significativa na proteção contra projéteis perfurantes de pequeno e médio calibre.
Cerâmicas compostas nanoestruturadas. Com base em cerâmicas monofásicas, partículas dispersas em escala submicrométrica ou nanométrica são adicionadas para formar cerâmicas compostas. Por exemplo, carboneto de silício-nitreto de silício-alumina, carboneto de boro-carboneto de silício, etc., podem melhorar a dureza, a tenacidade e a resistência das cerâmicas dentro de uma determinada faixa. Há relatos de que países estrangeiros estão explorando processos de sinterização que unem pós em nanoescala, o que pode reduzir o tamanho dos grãos cerâmicos para várias dezenas de nanômetros, melhorando assim a dureza e a resistência do material. Esta é uma importante direção de desenvolvimento para armaduras 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 individuais à prova de balas, janelas de detecção de mísseis, janelas de observação de veículos e periscópios de submarinos. Por poderem ser usadas para fabricar componentes transparentes de grande porte 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 amplamente utilizada tanto no campo militar quanto na tecnologia civil. É previsível que a antiga história de lanças e escudos continuará a ser palco de confrontos maravilhosos entre oponentes poderosos em campos de batalha futuros.