如何使用最輕的材料防彈？這個問題激發了材料科學家們追求先進輕量級裝甲的一系列突破，從而減輕步兵的負擔並使軍用車輛變得更輕。現在來自北卡羅來納州立大學的研究人員開發出一種新型的防彈材料，其效能與傳統裝甲相當，但重量只有後者的一半。
研究團隊曾在2015年宣佈了一項令人印象深刻的研究，他們研發出一種新的輕型泡沫金屬材料，能夠遮蔽高強度X射線、伽瑪射線、中子輻射等高能射線碰撞。2016年，該團隊採用了自己的方法來生產高強度遮蔽，能夠使子彈瞬間化為灰燼。其他研究小組使用石墨烯也取得了類似的成功。
所有這一切的核心是所謂的複合泡沫金屬（CMF）。這可以透過向熔體金屬添加發泡劑以產生泡沫混合物來製備，然後可以將其冷卻以形成輕質基質並嵌入空心金屬球體。最終獲得的材料比傳統金屬輕得多，但強度相當。
這一次，由機械和航空航天工程教授Afsaneh Rabiei領導的團隊使用這種方法生產嵌入鋼球的鋼製CMF。然後將其夾在陶瓷面板和薄鋁背板之間，用子彈射向這種材料時，看其是如何承受住的。
使用的射彈是0.50口徑的子彈和穿甲彈，以每秒500至885米的速度射到裝甲中。該材料能夠吸收72%-75%的彈丸動能和68-78％的穿甲彈動能。在一些測試中，爆炸在背板上沒有留下凹痕。
“CMF裝甲的重量不到實現同等保護水平所需的軋製均質鋼裝甲重量的一半，”Rabiei說道。
該團隊認為這種材料可以用於軍隊的裝甲車輛，有助於減輕車輛的重量，從而提高燃油效率。研究人員表示，透過進一步的工作，他們可以生產具有更高效能的基於CMF的材料。
“這些研究結果源於我們透過簡單地將鋼 - 鋼CMF與現成的陶瓷面板，鋁背板和粘合材料相結合來測試裝甲，”Rabiei說道。“我們只對我們的CMF材料進行了最佳化，並用鋼-鋼CMF裝甲替換了標準車輛裝甲中的鋼板。我們還可以做更多的工作來使其變得更好。例如，我們希望最佳化陶瓷、CMF和鋁層的附著力和厚度，可以降低總重量，提高最終裝甲的效率。”
研究發表在《Composite Structures》期刊上。
如何使用最輕的材料防彈？這個問題激發了材料科學家們追求先進輕量級裝甲的一系列突破，從而減輕步兵的負擔並使軍用車輛變得更輕。現在來自北卡羅來納州立大學的研究人員開發出一種新型的防彈材料，其效能與傳統裝甲相當，但重量只有後者的一半。
研究團隊曾在2015年宣佈了一項令人印象深刻的研究，他們研發出一種新的輕型泡沫金屬材料，能夠遮蔽高強度X射線、伽瑪射線、中子輻射等高能射線碰撞。2016年，該團隊採用了自己的方法來生產高強度遮蔽，能夠使子彈瞬間化為灰燼。其他研究小組使用石墨烯也取得了類似的成功。
所有這一切的核心是所謂的複合泡沫金屬（CMF）。這可以透過向熔體金屬添加發泡劑以產生泡沫混合物來製備，然後可以將其冷卻以形成輕質基質並嵌入空心金屬球體。最終獲得的材料比傳統金屬輕得多，但強度相當。
這一次，由機械和航空航天工程教授Afsaneh Rabiei領導的團隊使用這種方法生產嵌入鋼球的鋼製CMF。然後將其夾在陶瓷面板和薄鋁背板之間，用子彈射向這種材料時，看其是如何承受住的。
使用的射彈是0.50口徑的子彈和穿甲彈，以每秒500至885米的速度射到裝甲中。該材料能夠吸收72%-75%的彈丸動能和68-78％的穿甲彈動能。在一些測試中，爆炸在背板上沒有留下凹痕。
“CMF裝甲的重量不到實現同等保護水平所需的軋製均質鋼裝甲重量的一半，”Rabiei說道。
該團隊認為這種材料可以用於軍隊的裝甲車輛，有助於減輕車輛的重量，從而提高燃油效率。研究人員表示，透過進一步的工作，他們可以生產具有更高效能的基於CMF的材料。
“這些研究結果源於我們透過簡單地將鋼 - 鋼CMF與現成的陶瓷面板，鋁背板和粘合材料相結合來測試裝甲，”Rabiei說道。“我們只對我們的CMF材料進行了最佳化，並用鋼-鋼CMF裝甲替換了標準車輛裝甲中的鋼板。我們還可以做更多的工作來使其變得更好。例如，我們希望最佳化陶瓷、CMF和鋁層的附著力和厚度，可以降低總重量，提高最終裝甲的效率。”
研究發表在《Composite Structures》期刊上。