帮助开发更强大的身体护甲的新技术

根据古老的神话,成吉思汗指示骑兵要穿丝绸背心雄鹿的在战斗期间,身体护甲进一步保护自己靠在一系列箭头上。

碳碳水水晶特写镜头视图。图像信用:Dharmesh Patel / Texas A&M Engineering。

从那以后,防弹衣有了很大的发展。丝绸被超硬材料所取代,这些材料就像无法通过的墙,可以抵挡大部分的欧洲杯足球竞彩弹药。但即使是这种防弹衣也有可能失败,特别是当它受到高速移动物体(如高速弹药)的轰击时。

德克萨斯州A&M大学在美国,科学家们提出了一种新方法,可以消除当代盔甲的缺陷。

碳化硼是一种通常用于构造体护甲的材料。当研究人员向这种材料添加了少量硅时,它们发现可以使防弹齿轮变得更加抵抗快速移动的冲击。

在过去的12年里,研究人员一直在寻找减少高速子弹冲击碳化硼装甲造成的伤害的方法。我们的工作最终解决了这一未被满足的需求,并在设计更好的防弹衣方面迈出了一步,它将在战斗中抵御更强大的武器

德克萨斯A&M大学材料科学与工程系助理教授Kelvin谢博士欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

这项研究发表在10月号的欧洲杯线上买球科学推进杂志。

碳化硼被称为“黑金刚石”,它是一种合成材料,在硬度方面仅次于另一种人造材料立方氮化硼。

但与立方氮化硼不同的是,碳化硼可以更容易地在商业规模上生产。碳化硼与其他装甲材料(如碳化硅)相比,也更轻、更硬,因此,它是防护装备的完美选择,特别是弹道背心。欧洲杯足球竞彩

然而,尽管碳化硼有许多优良的品质,但它很可能在高速冲击下迅速受损,这被认为是一个主要缺点。

碳化硼非常擅长阻挡每秒900米以下的子弹,所以它可以相当有效地阻挡来自大多数手枪的子弹。但超过这个临界速度,碳化硼突然失去了它的弹道性能,并没有那么有效

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研究人员意识到碳化硼在高速冲击下会发生相变。相变是一种现象,在这种现象中,材料改变其内部结构,使其同时存在于两种或两种以上的物理状态,例如固态和液态。

因此,由于子弹的冲击,碳化硼从原子有序排列的晶体状态转变为原子随机排列的玻璃状状态。像这样的玻璃状状态会削弱碳化硼与子弹接触处材料的完整性。

当碳化硼经过相变时,玻璃相对于裂缝产生高速公路,“谢。”因此,由于子弹的影响造成的任何局部损害在整个材料中容易传播,并导致逐渐损坏。“

根据一项早期涉及计算机模拟的研究,碳化硼可以通过引入少量的另一种元素,如硅,来降低脆性。谢和他的团队一起探索了是否可以通过添加少量硅来减少相变。

为了复制高速子弹的初始影响,科学家们使用钻石尖端在碳化硼样品上进行良好调节的凹痕。该钻石尖端的宽度小于单链的人头发的宽度。随后,研究人员观察到由高通电电子显微镜下的撞击引起的微小损伤。

谢谢他的同事发现,即使加入可忽略量的硅,相变度也降低了30%,明显降低压痕造成的损害。

虽然硅适合改善碳化硼的性能,但还需要进行额外的实验,以确定其他元素,如铝和锂,是否也可以提高碳化硼的性能,谢说。

根据谢的说法,这些更坚固的纯碳化硼兄弟在未来的日子里也可以用于其他非军事用途。核防护罩就是这样一种应用。

将少量硅加入碳化碳化物中,改变了原子之间存在的间距,并且所产生的空位可以用作吸收核反应堆释放的危险辐射的优异部位。

就像在烹饪的那样,小洒香料可以大大促进味道,通过使用少量硅,我们可以显着提高碳化硼的性质,因此找到了这些超硬材料的新应用欧洲杯足球竞彩

德克萨斯A&M大学材料科学与工程系助理教授Kelvin谢博士欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

该研究还涉及Sisi Xiang博士,Yvonne Dieudonne,乔治M. Pharr博士和Digvijay Yadav,德克萨斯A&M的材料科学与工程系;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球凯文J. Hemker博士和博士·霍尔·霍普金斯州机械工程系博士。

其他贡献者是布鲁斯杨,杨建华博士,理查德A博士,罗格斯大学材料科学与工程系;欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球来自南欧纳米加斯的Jing Lu博士;来自美国军队研究实验室的Jerry C. Lasalvia博士。

美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency)为这项研究提供了部分资金。谢从德克萨斯农工大学工程实验站(tee)获得的启动资金进一步提供了支持。

德州农工大学的工程师们研发出了一种能大幅增强防弹衣的配方

碳化硼比其他装甲材料更难以更轻,易用于保护齿轮,特别是弹道背心的理想选择。欧洲杯足球竞彩视频信用:Dharmesh Patel/德克萨斯农工大学工程学院。

来源:https://engineering.tamu.edu/

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