少量硅的加入可以大大提升常规防弹材料防弹能力

摘要:

据外媒报道,防弹衣可以有多种形式,不同的材料有着不同的优缺点。工程师们经常求助于碳化硼,因其难以置信的硬度和重量它也被称为“黑钻石”,这使得它非常适合用于防弹背心。美国德州农工大学的科学家们已经找到了一种方法来增强这种材料的这一能力,即在混合物中加入一点硅,这样它就能承受以更高速度飞行的子弹。

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材料科学与工程系助理教授Kelvin Xie说道:“碳化硼非常擅长阻止以900米/秒以下速度飞行的子弹,所以它可以非常有效地阻挡大多数手枪的子弹。但在这个临界速度之上,碳化硼会突然失去它的弹道性能,效果也就不如之前的这个。”

当碳化硼制成的装甲遭遇高速弹丸时就会发生科学家们所说的相变。“当碳化硼发生相变时,玻璃相为裂纹扩展创造了一条通道,”Xie说道,“所以任何子弹造成的局部损伤都会很容易地穿过材料并造成越来越大的损伤。”

早期研究表明,添加少量的另一种元素可以弥补碳化硼盔甲的这一缺陷,所以Xie及其团队用硅来测试这一理论。他们用少量的这种元素生产了碳化硼然后展开实验。

研究小组用钻石头模拟高速子弹的冲击,通过在材料上打孔然后用高能电子显微镜评估损伤。即使只有加入了极少量的硅,这种材料也能实现更有效的冲击,科学家们观察到相变减少了30%,整体损伤得到了缓解。

Xie说道:“就像在烹饪中,少量的香料可以极大地提升味道,通过使用少量的硅,我们可以极大地改善碳化硼的性能从而为这些超硬材料找到新的应用。”

接下来,研究小组希望进行进一步的实验看看是否可以引入其他元素如锂或铝从而提高装甲的性能。

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