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熔化穿甲子彈的泡沫金屬——美國軍工技術新突破

在測試試驗中,實驗人員將尺寸為 7.62 x 63 毫米、口徑 0.3 英寸的 M2 普通彈,射向前方的泡沫金屬復合物,測試程序是根據美國國家司法協會(NIJ)發布的防彈測試標準程序來進行。從下面的慢速影片中可以看到,左半部的黑色區塊就是一塊泡沫金屬復合物,當 M2 子彈射向泡沫金屬復合物后,子彈彷佛被部分吞食一般,瞬間化成一團煙灰與碎屑。


根據 NIJ 所制定的標準,防彈衣中彈處僅能往后凹陷在 44 毫米范圍以內,不過,Rabiei 表示,泡沫金屬復合物可有效將子彈造成的沖擊大幅減少,使得防彈材料僅會往后凹陷在低于 8 毫米的范圍之內。除此之外,泡沫金屬復合物還能有效的阻擋 X 射線、伽瑪射線與中子射線,且其抵御火與熱的能力為純金屬的 2 倍。

這個材料在2008年由Rabiei首次提出,有關專家對泡沫金屬的概念提出由來已久,而Rabiei的泡沫金屬卻與眾不同,它擁有最強的性能,部分泡沫金屬的缺點在于金屬內部的空心結構大小不一,相反Rabiei則采用了標準形狀和大小統一的空心球體結構材料來制造泡沫金屬。


圖:(A), (B) , (C)分別對應的是2.2mm,4mm和5.2mm直徑大小的空心球體結構制造的泡沫金屬電子圖像。
(D), (E), (F)中標注部分為各自對應區域的掃描電鏡圖像 。

實驗數據表明隨著空心球體結構的增加,屈服強度和最大強度下降;隨著加載速率增加,泡沫金屬復合物的屈服強度和最大強度則會增加。

圖:不同尺寸的空心球體結構制成的泡沫金屬在不同的加載速度下的應力——應變曲線

這種新型的泡沫金屬復合物具有極高的強度密度比,對于需求沖擊保護同時要求輕量化的行業有非常巨大的應用潛力,如飛機,船舶,鋼結構,醫療行業等。相信隨著科學家們的努力,安全而環保的新型材料會離我們越來越近。


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