Espumas Metálicas | P&D de Sistemas de Proteção Balística para Aplicações de Guerra Moderna

O que é balísticoMaterial? Onde é usado?
A armadura rígida mais comum usaráCerâmicaplacas como defletores, mas a cerâmica se estilhaça com o impacto e perde sua energia para combate sustentado. A maioria das armaduras de placas metálicas apresenta o mesmo problema de balas se desprendendo com o impacto. Esses fragmentos podem causar ferimentos ao usuário da armadura. Usuários que aplicam remendos secundários de armadura no rosto podem se sentir muito desconfortáveis ​​e aumentar os custos para o indivíduo, a empresa ou o governo. O desenvolvimento de tecnologias de combate leves, como aeronaves e veículos anfíbios, bem como a necessidade de aumentar a mobilidade das forças terrestres, exigem materiais balísticos que continuem a reduzir o peso da armadura, ao mesmo tempo em que melhoram o desempenho balístico.
Escudos balísticos estão disponíveis em diversos tipos e qualidades. Esses materiais são usados ​​para proteger vidros, blindagens de veículos, coletes à prova de balas e escudos. Folhas de plástico laminado oferecem uma ampla gama de proteção, desde vidros selados certificados até materiais balísticos terciários. Os materiais balísticos geralmente são rígidos, mas também podem ser macios. Podem ser complexos, como Kevlar, UHMWPE, Lexan ou compostos de fibra de carbono, ou simples, comoalumínio, aço, titânio ou outras ligas.
Com o avanço da tecnologia, os coletes à prova de balas mudaram radicalmente. O mercado de coletes à prova de balas está testemunhando uma revolução, mais seguros e leves. Isso abriu um novo campo de batalha para a tecnologia de espuma metálica composta (CMF), levando-a para além do âmbito de procedimentos médicos, desde para-choques de carros até próteses de joelho.
Os metais de espuma, simples ou compostos, são responsáveis ​​por isso – são espumas estruturais na forma de esferas metálicas ocas, que são incorporadas em dispositivos balísticos como material central, mas também como intermediários em aplicações complexas, como aço para blindagem, cerâmica e painéis de fibra. A espuma não apenas impede o impacto de alta velocidade de balas e projéteis, como também os esmaga completamente. Mesmo balas perfurantes, projetadas especificamente para perfurar blindagens, não conseguem penetrá-las.
Para o guerreiro, os usos da espuma metálica em equipamentos de proteção individual incluem:

• Coletes à prova de balas de uso geral
• Coletes à prova de balas de flutuação ativa
• Coletes à prova de balas flutuantes passivos
• Capacetes balísticos táticos
• Conjuntos de armaduras de proteção lateral e de ombro balísticas
• Com viseira e proteção para a coluna
• Escudos balísticos

Para instrumentos blindados pesados, bem como equipamentos de sobrevivência, a espuma metálica é usada para uma variedade de aplicações, incluindo:

• Fazendo armadura composta
• Fabricação de placas de base resistentes a minas para veículos
• Fazendo caixas de depósito militares

O que é espuma metálica? O que é espuma metálica e quais são suas incríveis propriedades?
A espuma metálica é um material metálico poroso que forma uma estrutura de malha tridimensional em uma matriz metálica. Como existem muitos poros naespuma metálicaO tamanho, o número, a uniformidade, a conectividade e a vedação dos poros afetam suas propriedades. Parâmetros intimamente relacionados às propriedades dos metais espumosos incluem tamanho dos poros, porosidade total, porosidade efetiva, densidade e área superficial específica.
A espuma metálica, como um novo tipo de material com propriedades metálicas e algumas propriedades físicas especiais de materiais não metálicos, vem recebendo cada vez mais atenção. As principais propriedades da espuma metálica são as seguintes:

• Material ultraleve (75-95% do volume consiste em espaço vazio)
• Porosidade muito alta
• Alta resistência à compressão combinada com boas propriedades de absorção de energia
• Baixa condutividade térmica
• Alta resistência

Princípio de absorção de energia de impacto de metais de espuma
Além de ser usado comercialmente para filtragem, redução de ruído, isolamento e transportadores de catalisadores,espumas metálicassão fortes candidatos para aplicação em sistemas de blindagem composta no campo de absorção de energia.
Como dispositivo de proteção balística, a espuma metálica é um material leve e de alta resistência, fabricado com esferas metálicas ocas incorporadas em uma matriz metálica sólida. Este material demonstrou excelentes propriedades mecânicas em comparação com qualquer outro material metálico. Essas qualidades superiores da espuma metálica retêm a energia rapidamente em impactos de alta velocidade balística, em comparação com cargas quase estáticas.
Absorventes de energia disponíveis comercialmente, que normalmente absorvem energia mecânica cinética comprimindo-a ou desviando-a com uma tensão relativamente constante ao longo de uma longa distância, funcionam de forma semelhante às molas, mas elas ricocheteiam, tornando-os dispositivos de armazenamento de energia em vez de absorvedores de energia.
A estrutura porosa das espumas metálicas confere-lhes uma curva tensão-deformação única; assim que a tensão aplicada excede o patamar de extrusão, a espuma começa a comprimir a uma tensão relativamente constante, com uma deformação de cerca de 50-70%. A extensão da curva tensão/deformação define o comportamento de um absorvedor de energia ideal.

Como a espuma metálica funciona em coletes à prova de balas?
Foi comprovado que a espuma metálica retém fragmentos de balas e protege contra danos secundários. A maioria dos coletes à prova de balas militares utiliza um material semelhante ao Kevlar como camada posterior, geralmente classificado como III-A, que bloqueia disparos de armas de fogo por si só. A armadura macia bloqueia os disparos dissipando energia e, como a maioria dos projéteis de armas de fogo não são tão cortantes quanto os de rifle, basta desacelerá-los para que não penetrem na pele. A camada de espuma metálica é o amortecedor do colete à prova de balas de alta energia, que exigem uma armadura rígida para serem detidas. A estrutura expansiva doespuma metálicatransfere a energia da colisão com muito menos eficiência do que os componentes sólidos. Na área de impacto, a espuma se adapta facilmente ao objeto impactante. Essa deformação plástica absorve energia mecânica localmente. Em ambos os casos, muito pouca energia da colisão é absorvida pelo sólido. Algumas pessoas também optam por adicionar uma terceira camada atrás da armadura macia, chamada de almofada de trauma. Trata-se de uma almofada composta por camadas de fluido não newtoniano e acolchoamento. Ela atenua ainda mais o impacto do projétil sobre o usuário.