Aplicação de Materiais Cerâmicos em Armas e Equipamentos
I. Compósitos Cerâmicos em Sistemas de Proteção Blindada
No campo de armas e equipamentos, os compósitos cerâmicos tornaram-se um dos principais materiais para os modernos sistemas de proteção blindada devido às suas propriedades físicas e químicas únicas. Sua alta dureza, leveza e excelente resistência ao impacto os tornaram importantes no projeto de proteção de plataformas de combate terrestres, marítimas e aéreas. Em termos de proteção de veículos blindados, a aplicação de compósitos cerâmicos aumentou significativamente a capacidade de sobrevivência dos veículos de combate. Em comparação com a blindagem de aço tradicional, os compósitos cerâmicos têm menor densidade, o que pode reduzir significativamente o peso da blindagem e melhorar a mobilidade do veículo.
Por exemplo, uma blindagem composta usando cerâmica de alumina ou carboneto de silício tem uma dureza de mais de 9 na escala de Mohs e pode resistir efetivamente à penetração de projéteis perfurantes e projéteis formados de forma explosiva.
A resistência à corrosão dos materiais cerâmicos permite que eles tenham um excelente desempenho em ambientes marinhos, com uma vida útil de mais de 20 anos, muito mais longa do que a dos materiais de proteção metálicos tradicionais.
No projeto de aeronaves militares, compósitos de matriz cerâmica são usados para proteção de blindagem de componentes-chave, como a fuselagem e as bordas de ataque das asas.
II. Componentes cerâmicos resistentes a altas temperaturas em mísseis e motores de foguete
As cerâmicas de nitreto de silício (Si₃N₄) e carboneto de silício (SiC) ainda podem manter uma resistência à flexão de mais de 400 MPa em um ambiente de alta temperatura de 1.600 °C, uma propriedade que as torna escolhas ideais para componentes de alta temperatura de motores.
Em aplicações de motores de mísseis, compósitos de matriz cerâmica têm sido usados com sucesso para fabricar pás de rotores de turbinas e revestimentos de câmaras de combustão.
A melhoria na eficiência propulsiva dos motores de foguete se beneficia diretamente da aplicação de materiais cerâmicos avançados. Em uma série de testes realizados entre 2021 e 2023, a NASA confirmou que os bicos cerâmicos de alumina temperada com zircônia (ZTA) apresentam excelente resistência ao choque térmico em um ambiente gasoso de alta temperatura de 3.000 °C, com uma vida útil de 5 a 8 vezes maior do que a dos bicos metálicos tradicionais.
III. Cerâmica para placas à prova de balas e armaduras leves
No campo das placas à prova de balas, desenvolveu-se uma rota técnica dominada por alumina, carboneto de silício e nitreto de silício. De acordo com dados de testes de desempenho, as placas à prova de balas de cerâmica apresentam excelente desempenho em termos de resistência à compressão, resistência à tração e resistência ao impacto, e podem resistir eficazmente a ataques de projéteis de diversos calibres. Em comparação com os materiais metálicos tradicionais, as placas à prova de balas de cerâmica apresentam uma vantagem significativa em termos de leveza, com uma redução de peso de 30% a 50%, o que melhora significativamente a mobilidade e a capacidade de combate sustentado de cada soldado.
As soluções de blindagem leve evoluíram da proteção de função única para a integração multifuncional. Nos equipamentos militares atuais, sob a premissa de garantir o desempenho de proteção, a blindagem composta de cerâmica reduziu com sucesso o peso total dos veículos blindados em 15% a 20%.