Espumas metálicas | I+D de sistemas de protección balística para aplicaciones de guerra moderna

¿Qué es balístico?Material¿Dónde se utiliza?
La armadura dura más común utilizaráCerámicoLas placas de cerámica se utilizan como deflectores, pero la cerámica se fragmenta al impactar y pierde su energía para un combate sostenido. La mayoría de las armaduras de placas metálicas presentan el mismo problema: las balas se desprenden al impactar. Estos fragmentos pueden causar lesiones al usuario. Aplicar parches de blindaje secundarios en la cara puede resultar muy incómodo y aumentar los costos para el individuo, la empresa o el gobierno. El desarrollo de tecnologías de combate ligeras, como aeronaves y vehículos anfibios, así como la necesidad de aumentar la movilidad de las fuerzas terrestres, requieren materiales balísticos que sigan reduciendo el peso de la armadura y, al mismo tiempo, mejoren su rendimiento balístico.
Los escudos balísticos están disponibles en una variedad de tipos y grados. Estos materiales se utilizan para proteger vidrio, blindaje de vehículos, blindaje corporal y escudos. Las láminas de plástico laminado ofrecen una amplia gama de protección, desde vidrio sellado certificado hasta materiales balísticos terciarios. Los materiales balísticos suelen ser rígidos, pero también pueden ser blandos. Pueden ser complejos, como Kevlar, UHMWPE, Lexan o compuestos de fibra de carbono, o simples, comoaluminio, acero, titanio u otras aleaciones.
Con el avance de la tecnología, los chalecos antibalas han cambiado radicalmente. El mercado de las camisetas antibalas está experimentando una revolución, ahora más seguras y ligeras. Esto ha abierto un nuevo campo de batalla para la tecnología de espuma metálica compuesta (CMF), trasladándola del ámbito de procedimientos médicos que abarcan desde parachoques de automóviles hasta prótesis de rodilla.
Las espumas metálicas, simples o compuestas, son responsables de esto: se trata de espumas estructurales en forma de esferas metálicas huecas que se integran en dispositivos balísticos como material principal, pero también como intermediarios en aplicaciones complejas como acero para blindaje, cerámica y tableros de fibra. La espuma no solo detiene el impacto a alta velocidad de balas y proyectiles, sino que los destruye por completo. Ni siquiera las balas perforantes, diseñadas específicamente para atravesar blindaje, pueden penetrarlos.
Para el guerrero, los usos de la espuma metálica en los equipos de protección personal incluyen:

• Chalecos antibalas de uso general
• Chalecos antibalas de flotación activa
• Chalecos antibalas flotantes pasivos
• Cascos balísticos tácticos
• Conjuntos de armadura balística de protección de hombros y costados
• Con visera y protección para la columna.
• escudos balísticos

Para instrumentos blindados pesados, así como para equipos de supervivencia, el metal espumado se utiliza para una variedad de aplicaciones, que incluyen:

• Fabricación de armaduras compuestas
• Fabricación de placas base resistentes a minas para vehículos
• Fabricación de buzones militares

¿Qué es la espuma metálica? ¿Qué es la espuma metálica y cuáles son sus increíbles propiedades?
La espuma metálica es un material metálico poroso que forma una estructura de malla tridimensional en una matriz metálica. Dado que existen muchos poros en laespuma metálicaEl tamaño, la cantidad, la uniformidad, la conectividad y el sellado de los poros afectan sus propiedades. Los parámetros estrechamente relacionados con las propiedades de los metales espumosos incluyen el tamaño de poro, la porosidad total, la porosidad efectiva, la densidad y la superficie específica.
La espuma metálica, un nuevo tipo de material con propiedades metálicas y algunas propiedades físicas especiales de los materiales no metálicos, está recibiendo cada vez más atención. Sus principales propiedades son las siguientes:

• Material ultraligero (el 75-95% del volumen está constituido por espacio vacío)
• Porosidad muy alta
• Alta resistencia a la compresión combinada con buenas propiedades de absorción de energía.
• Baja conductividad térmica
• Alta resistencia

Principio de absorción de energía de impacto de metales espumosos
Además de utilizarse comercialmente para filtración, reducción de ruido, aislamiento y portadores de catalizadores,espumas metálicasSon un fuerte candidato para su aplicación en sistemas de blindaje compuesto en el campo de la absorción de energía.
Como dispositivo de protección balística, la espuma metálica es un material ligero y de alta resistencia, fabricado con esferas metálicas huecas incrustadas en una matriz metálica sólida. Este material ha demostrado excelentes propiedades mecánicas en comparación con cualquier otro material metálico. Estas cualidades superiores de la espuma metálica atrapan la energía rápidamente en impactos de alta velocidad balística, en comparación con cargas cuasiestáticas.
Los absorbedores de energía disponibles comercialmente, que normalmente absorben energía mecánica cinética comprimiéndola o desviándola con una tensión relativamente constante a lo largo de una larga distancia, funcionan de manera similar a los resortes, pero rebotan, lo que los convierte en dispositivos de almacenamiento de energía en lugar de absorbedores de energía.
La estructura porosa de las espumas metálicas les confiere una curva de tensión-deformación única; una vez que la tensión aplicada supera la meseta de extrusión, la espuma comienza a comprimirse a una tensión bastante constante hasta alcanzar una deformación de aproximadamente el 50-70 %. La extensión de la curva de tensión-deformación define el comportamiento de un absorbedor de energía ideal.

¿Cómo funciona la espuma metálica en los chalecos antibalas?
Se ha comprobado que la espuma metálica atrapa los fragmentos de bala y protege contra daños secundarios. La mayoría de los chalecos antibalas militares utilizan un material similar al kevlar como capa posterior, que suele tener clasificación III-A y detiene las balas de pistola por sí solo. El blindaje blando detiene las balas disipando su energía, y como la mayoría de las balas de pistola no son tan afiladas como las de rifle, solo hay que ralentizarlas para que no penetren la piel. La capa de espuma metálica absorbe los impactos de las balas de mayor energía que requieren un blindaje duro para detenerlas. La estructura expansiva del...espuma metálicaTransfiere la energía de colisión con mucha menor eficiencia que los componentes sólidos. En la zona de impacto, la espuma se adapta fácilmente al objeto impactante. Esta deformación plástica absorbe localmente la energía mecánica. En cualquier caso, el sólido absorbe muy poca energía de colisión. Algunas personas también optan por añadir una tercera capa detrás de la armadura blanda, llamada almohadilla de trauma. Esta almohadilla está compuesta por capas de fluido no newtoniano y acolchado. Mitiga aún más el impacto de la bala en el usuario.