Silicon được thêm vào boron cacbua làm cho áo giáp chống va đập tốt hơn

Silicon được thêm vào cacbua boron làm cho áo giáp chống va đập tốt hơn
Boron cacbua là vật liệu thường được sử dụng để làm áo chống đạn và silicon được thêm vào cacbua bo để làm cho áo giáp chống va đập tốt hơn
Xem cận cảnh các tinh thể cacbua boron (Ảnh: Texas A&M College of Engineering)
Nghiên cứu của các nhà nghiên cứu Đại học Texas A&M đã được công bố trên tạp chí Science Advances.
“Trong 12 năm qua, các nhà nghiên cứu đã tìm cách để giảm thiệt hại do tác động của đạn tốc độ cao lên áo giáp làm bằng cacbua bo”, Kelvin Y. Xie, phó giáo sư tại Khoa cho biết. của Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu. . “Công việc của chúng tôi cuối cùng đã giải quyết được nhu cầu chưa được đáp ứng này và là một bước hướng tới việc thiết kế áo giáp cơ thể tiên tiến có thể chống lại các loại súng mạnh hơn trong chiến đấu.” Cấu trúc áo giáp đạn đạo Mô tả
Vật liệu phụ trợ tổng hợp đầu tiên có thể được mở rộng cho áo giáp và quần áo thể thao Phân tích kích thước nano của tóc có thể giúp chế tạo áo giáp mới
Boron cacbua được gọi là “kim cương đen” và độ cứng của nó chỉ đứng sau boron nitrua khối. Không giống như hydride boron khối, boron carbide được cho là dễ sản xuất hàng loạt hơn so với các vật liệu làm áo giáp khác như silicon carbide, đồng thời cứng hơn và nhẹ hơn, lý tưởng cho áo chống đạn và các loại áo giáp khác.
Theo Đại học Texas A&M, nhược điểm chính của cacbua boron là nó nhanh chóng bị phá vỡ khi chịu tác động ở tốc độ cao.
Xie cho biết trong một tuyên bố: “Boron cacbua thực sự rất tốt trong việc ngăn chặn đạn di chuyển ở tốc độ 900 mét / giây, vì vậy nó có thể ngăn chặn hiệu quả hầu hết các loại đạn súng lục. “Nhưng nếu vận tốc tới hạn này bị vượt quá, cacbua boron đột nhiên mất đường đạn. Hiệu suất, trở nên kém hiệu quả hơn.”
áo giáp chống đạn
Các nhà khoa học biết rằng rung động tốc độ cao làm cho cacbua boron trải qua quá trình chuyển pha, trong đó vật liệu thay đổi cấu trúc bên trong và giả định hai hoặc nhiều trạng thái vật lý đồng thời. Tác động của viên đạn biến các nguyên tử cacbua bo từ trạng thái tinh thể có trật tự có hệ thống sang trạng thái thủy tinh có trật tự. Trạng thái giống như thủy tinh này làm suy yếu tính toàn vẹn của vật liệu tại điểm tiếp xúc giữa viên đạn và cacbua boron.
Xie cho biết: “Khi boron cacbua trải qua quá trình chuyển pha, trạng thái thủy tinh sẽ tạo ra đường lan truyền vết nứt. Do đó, bất kỳ thiệt hại cục bộ nào do tác động của viên đạn có thể dễ dàng lan truyền khắp vật liệu và gây ra thiệt hại ngày càng nhiều.”
Nghiên cứu trước đây sử dụng mô phỏng máy tính đã dự đoán rằng việc thêm một lượng nhỏ các nguyên tố khác, chẳng hạn như silicon, có thể làm cho cacbua boron ít giòn hơn. Xie và nhóm của ông đã nghiên cứu xem việc thêm một lượng nhỏ silicon có làm giảm quá trình chuyển pha hay không.