Vật liệu bảo vệ nhẹ và công nghệ cao. Phần 1
Lĩnh vực vật liệu bảo vệ rất rộng lớn và đang phát triển nhanh chóng. Vật liệu mới mở rộng cơ sở công nghệ cho các hệ thống bảo vệ nhân viên và nền tảng vũ khí. Đồng thời, các mô hình kinh doanh đang thay đổi, rời xa các nhà cung cấp độc quyền và các mô hình truyền thống khác phổ biến đối với các ngành như quốc phòng và an ninh.
Ngành công nghiệp đang cố gắng đáp ứng nhanh chóng nhu cầu ngày càng mở rộng của các khách hàng quân sự, không chỉ để "giảm tải", mà còn phát triển các đặc tính không kém phần quan trọng của các vật liệu bảo vệ mới và hệ thống bảo vệ áo giáp.
Bộ dụng cụ bảo vệ RUAG được lắp đặt trên nhiều loại xe, từ xe hạng nhẹ 4x4 đến MBT, chẳng hạn như xe tăng LEOPARD 2. Xe tăng kỹ thuật số LEOPARD 2A4 này đã tăng cường khả năng bảo vệ cho nóc xe, hai bên hông xe, chưa kể đến khả năng bảo vệ bom mìn.
Marco Manica, người đứng đầu bộ phận bảo vệ đồ lót tại DSM Dyneema, có thể xác nhận điều này bằng cách nói trong một cuộc phỏng vấn: “Chúng tôi sản xuất loại sợi nhân tạo mạnh nhất và đây là sợi DYNEEMA.”
Một chuyên gia trong ngành đã phân loại các giải pháp bảo mật của DSM là "làn sóng hoặc thế hệ bảo vệ tên lửa đạn đạo mới." Các sản phẩm của công ty, mà ông gọi là "đỉnh cao công nghệ không thỏa hiệp", kết hợp vật liệu nhẹ và hiệu suất vượt trội, mang lại sự thoải mái cùng với các tính năng chất lượng khác và cung cấp cho khách hàng "mọi thứ họ cần cho các nhiệm vụ quan trọng của mình."
Manik đã trích dẫn cụ thể tấm laminate tổng hợp HB dựa trên sợi DYNEEMA như một ví dụ về bước đột phá công nghệ trong hệ thống bảo vệ tên lửa đạn đạo. Thật vậy, “Sợi DYNEEMA HB không chỉ cứng hơn thép 15 lần, mà nó có một số đặc tính thực sự có nhu cầu, mà chúng tôi chú ý nhất”, ông nhấn mạnh, và khi được hỏi điều gì, trước hết, khách hàng muốn trong lĩnh vực này, ông đã trả lời rằng "họ muốn có các tùy chọn nhẹ hơn và nhẹ hơn cho thiết bị của họ."
Cheryl Ingstad, Trưởng bộ phận Gốm sứ Cao cấp tại XNUMXM, đồng ý: “Chúng tôi nhận thấy rất nhiều nhu cầu ở Mỹ và các nơi khác đối với các hệ thống bảo vệ nhẹ và đó là nơi chúng tôi đang tập trung nỗ lực vào ngày hôm nay. Chúng tôi cố gắng tinh chỉnh mọi khía cạnh trong công việc của mình - từ công nghệ vật liệu độc quyền và nghiên cứu và phát triển đến sự gắn kết của con người và cải tiến quy trình sản xuất - để cung cấp các hệ thống nhẹ giảm gánh nặng cho quân đội, trong khi vẫn cung cấp các yêu cầu cần thiết mức độ bảo vệ.
Là người phát ngôn của Ceradyne, một công ty 100000M, Ingstad nói rằng hơn hai triệu bộ áo giáp và hơn XNUMX mũ bảo hiểm chiến đấu nâng cao đã được chuyển giao cho quân đội Mỹ cho đến nay.
Mặc dù có khối lượng tương đối nhỏ, nhưng ECH "cung cấp mức độ bảo vệ chống đạn và mảnh vỡ cao hơn bất kỳ loại mũ bảo hiểm chiến đấu nào khác trên thế giới. những câu chuyện- Ingstad nói. “So với các loại mũ bảo hiểm có cùng trọng lượng đang sử dụng, ESN tăng hơn 35% mức độ bảo vệ chống đạn và chống phân mảnh.”
Những chiếc mũ bảo hiểm ECH đầu tiên được đưa vào phục vụ trong quân đội Hoa Kỳ vào năm 2014.
Danh mục các hệ thống bảo vệ cá nhân của Ceradyne cũng bao gồm các phụ kiện nhẹ, được cải tiến để bảo vệ khỏi súng cầm tay. vũ khí ESAPI (bộ chèn bảo vệ cánh tay nhỏ tăng cường), bảo vệ thân khỏi hỏa lực của cánh tay nhỏ. Các miếng đệm có nhiều kích cỡ khác nhau, chúng được lắp vào các phần bên trong đặc biệt của áo chống đạn dành cho quân nhân của cả hai giới. Người phát ngôn của Ceradyne cho biết: “Chúng tôi cung cấp các tấm lót áo giáp cho Bộ Quốc phòng.
Công ty cung cấp chèn bảo vệ ESAPI hiện đại với các trọng lượng khác nhau. Hợp đồng hiện tại của Bộ Quốc phòng Mỹ về việc cung cấp các loại hạt dao siêu nhỏ, vừa và nhỏ, khối lượng dao động từ dưới 2 kg đến gần 2,5 kg. Ceradyne cũng cung cấp các miếng đệm lớn và cực lớn cho áo giáp, nặng hơn một chút.
Ceradyne bắt đầu vận chuyển phụ trang trước một tháng so với kế hoạch vào tháng 2017 năm ngoái. Theo đó, công ty phải hoàn thành việc giao hàng cho đơn hàng này vào cuối năm XNUMX.
Bảo vệ phương tiện và đội của họ
Đại diện của RUAG Defense đã đưa ra đánh giá của mình về những vấn đề và thách thức trong lĩnh vực vật liệu bảo vệ cho phương tiện giao thông, trên thực tế, đi đến việc tìm ra sự thỏa hiệp giữa lợi nhuận kinh tế và việc giảm trọng lượng tối đa có thể (khả năng địa hình, không vận , v.v.), và cũng như các giải pháp bảo vệ phi hành đoàn và bản thân máy móc khỏi nhiều mối đe dọa, ngày càng năng động hơn và nguy hiểm hơn. Một phát ngôn viên của RUAG Defense cũng nhận xét: “Rõ ràng là các nhu cầu cụ thể khác nhau giữa các kịch bản, nhưng bạn luôn cố gắng tìm ra sự cân bằng hoàn hảo giữa các mức độ bảo vệ và tính cơ động. Những người nói về sự thay đổi của các mối đe dọa là đúng, nhưng chúng tôi không ngừng khám phá những ý tưởng mới trong lĩnh vực vật liệu và giải pháp thiết kế.
Người phát ngôn của RUAG tiếp tục lưu ý sự xóa nhòa ranh giới giữa các kịch bản đe dọa ngày nay và những thách thức mà các kịch bản này đặt ra cho các nhà cung cấp vật liệu và bảo mật. “Các kịch bản về mối đe dọa bây giờ không còn chắc chắn như trước đây. Sự phân biệt giữa các hoạt động quân sự đối xứng và phi đối xứng đang mờ dần trước mắt chúng ta, và điều cần thiết bây giờ là các giải pháp lai có thể bao phủ một loạt các mối đe dọa rộng lớn hơn nhiều ”.
RUAG luôn nỗ lực để đáp ứng những thách thức toàn cầu hiện nay và phát triển các bộ công cụ bảo vệ được lắp đặt trên nhiều loại phương tiện, từ xe bọc thép hạng nhẹ 4x4 đến phương tiện chiến đấu chủ lực. xe tăng, chẳng hạn như LEOPARD 2, và về mặt này, danh mục đầu tư của công ty trong lĩnh vực này đang không ngừng mở rộng.
Nói thêm, đại diện của công ty Thụy Sĩ tiếp tục: “Đối với xe chiến đấu bộ binh PUMA của Đức, chúng tôi cung cấp bảo vệ bom mìn cùng với các thành phần bảo vệ khác. RUAG đã tiếp tục phát triển tính năng bảo vệ bom mìn tích hợp, bảo vệ chống lại IED (thiết bị nổ ngẫu hứng) và đạn xuyên giáp cho xe bọc thép PANDUR I. của Áo và Bỉ. Việc sản xuất và cung cấp bộ dụng cụ đạn đạo Roof PRO của chúng tôi cho nhà sản xuất chính là đu đủ. ”
Sợi aramid công nghệ cao có được lần đầu tiên vào những năm 70 của thế kỷ trước. Các phân tử của sợi nhân tạo này được đặc trưng bởi các chuỗi polyme tương đối mạnh. Các phân tử này được liên kết với nhau bằng các liên kết hydro mạnh, giúp chuyển tải cơ học rất hiệu quả, cho phép sử dụng các chuỗi có trọng lượng phân tử tương đối nhỏ. Tejin luôn tìm kiếm những cách thức mới để tối ưu hóa các giải pháp của mình và đáp ứng nhu cầu của khách hàng bằng cách phát triển các loại sợi aramid mới. Mỗi thương hiệu, từ Twaron đến Technora và từ Teijinconex đến Sulfron, đều có các tính năng và ứng dụng riêng biệt để đảm bảo rằng người tiêu dùng có được thiết bị tốt nhất cho các yêu cầu hiện nay.
Phó Chủ tịch Quốc phòng Alcoa Margaret Cosentino lưu ý một xu hướng song song và có phần cạnh tranh khác trong việc bảo vệ phương tiện. Theo bà, trước đây người ta chú ý nhiều đến việc trang bị thêm các phương tiện tham gia chiến dịch ở Iraq và Afghanistan, và giờ đây, sự quay trở lại của tốc độ, khả năng cơ động và khả năng cơ động là các chức năng tăng khả năng sống sót trong chiến đấu. “Ví dụ, trong các hoạt động đặc biệt, các phương tiện siêu nhẹ được triển khai cho các nhóm tác chiến. Alcoa đang làm việc với cộng đồng khoa học của Quân đội Hoa Kỳ thông qua chương trình Hỏa lực được Bảo vệ Di động mới của mình để thu được càng nhiều thông tin càng tốt về các vật liệu cải tiến và lựa chọn công nghệ cho một hệ thống hỏa lực trực tiếp có độ chính xác cao được bảo vệ. ”
Các sản phẩm của Alcoa Defense kéo dài vòng đời của các loại xe quân sự, với danh mục bao gồm các sản phẩm dành cho cả xe hiện có và xe mới. Thật vậy, các sản phẩm đa thành phần của Alcoa, bao gồm đùn, dập, đúc và đầy đủ các sản phẩm cán, được tìm thấy trên xe bánh lốp chiến thuật và xe chiến đấu mặt đất, từ giáp nhôm trên xe jeep HMWWV (như một phản ứng với IED) và hạng nặng xe tải địa hình NEMTT, và kết thúc bằng các thành phần nhôm cho các nền tảng mới, chẳng hạn như xe bọc thép JLTV.
“Đầu tiên, Alcoa Defense sử dụng rất nhiều loại vật liệu trong hoạt động của mình, vì hoạt động kinh doanh của chúng tôi được chia đều giữa các sản phẩm nhôm, titan và niken, cho phép chúng tôi làm việc với quân đội và các nhà sản xuất chính của sản phẩm cuối cùng để có được Cosentino giải thích về vật liệu, hợp kim và xử lý nhiệt để đáp ứng yêu cầu cho các nhiệm vụ đặc biệt. “Thứ hai, chúng tôi tập trung vào tích hợp hoàn chỉnh theo chiều dọc, từ vật liệu đến hình thức sản phẩm, đến gia công và lắp ráp cuối cùng. Nâng cao hiệu quả của Alcoa giúp cải thiện hiệu quả và khả năng cạnh tranh của khách hàng. ”
Một nhà cung cấp hệ thống phòng thủ khác cho các phương tiện quân sự là QinetiQ Bắc Mỹ (QNA). Các tấm lót chống phân mảnh Armor Spall Liner CUỐI CÙNG của công ty này được lắp đặt trên các loại xe khác nhau thuộc loại MRAP do Mỹ sản xuất và ghế hấp thụ năng lượng BlastRide của nó được lắp trên xe chiến đấu bộ binh và xe bọc thép chở quân của các quốc gia khác nhau. Jeff Riou, người đứng đầu hệ thống khả năng sống sót của công ty, cho biết: “Ngoài ra, các giải pháp bảo vệ RPG thụ động Q-NET của chúng tôi được cài đặt trên hơn 13000 phương tiện trên khắp thế giới, chẳng hạn, chúng cung cấp khả năng bảo vệ cho các phương tiện như MAXXPRO, PL- ATU, HEMMT và STRYKER, cũng như các nền tảng từ các quốc gia khác. Hệ thống bảo vệ Q-NET có khả năng được lắp đặt trên một số phiên bản xe bọc thép JLTV của Lục quân và Thủy quân lục chiến Hoa Kỳ.
QNA cũng phát triển hệ thống bảo vệ cá nhân cho máy bay và trực thăng, và ông Riou cũng chia sẻ một số công thức "nước sốt bí mật" của công ty mình, đó là xem xét đầy đủ nhu cầu của khách hàng về chi phí, trọng lượng và đặc điểm của sản phẩm cuối cùng. để cung cấp cho họ giải pháp tốt nhất. “Chúng tôi đã đạt được điều này bằng cách làm việc với nhiều loại vật liệu hiệu suất cao, bao gồm thép áo giáp cán, các loại gốm sứ khác nhau và mới nhất là sợi đạn đạo chất lượng cao nhất. Chúng tôi cũng đang làm việc không mệt mỏi để phát triển các giải pháp mới sáng tạo như ghế hấp thụ năng lượng và công nghệ suy giảm vụ nổ BlastPro của chúng tôi. ”
Hợp tác và đối tác
Một trong những chủ đề nóng trong cuộc thảo luận giữa các doanh nghiệp vật liệu quốc phòng là giao dịch với nhiều nhà cung cấp và các đối tác khác (trong một số trường hợp là hàng trăm) bên cạnh các thỏa thuận đối tác độc quyền phổ biến trong các phân khúc khác của thị trường quốc phòng.
Sử dụng ví dụ về công ty của mình, Marco Manik đã nói về cam kết của DSM trong việc đổi mới và tối ưu hóa các công nghệ mới trong mạng lưới đối tác của mình và về các khoản đầu tư nội bộ vào nghiên cứu và phát triển.
DSM thích các đối tác trong lĩnh vực quốc phòng và an ninh đồng minh, và một số đối tác này có quan hệ chặt chẽ hơn với DSM vì khả năng đổi mới của họ. “Nếu chúng tôi có một đối tác có khả năng đổi mới nhanh hơn bất kỳ ai khác, thì anh ta có lợi thế hơn, vì ngoài sản phẩm của chúng tôi, còn có sản phẩm cuối cùng. Đó là lý do tại sao chúng tôi cần làm việc với các đối tác phù hợp với tốc độ đổi mới của chúng tôi ở một mức độ nào đó, ”Manik nhấn mạnh.
Đối tác kinh doanh gần đây nhất của DSM Dyneema là First Armor, một công ty con của Tập đoàn đầu tư KADDB. Vào tháng 2016 năm 212, First Armor đã giới thiệu một tấm lót nhẹ được mặc kết hợp với áo bảo hộ. Lớp lót mới của First Armor được làm từ vật liệu Dyneema HBXNUMX. Tấm laminate tổng hợp polyethylene (UHMW) trọng lượng phân tử siêu cao này là sản phẩm tuyệt vời cho các hệ thống bảo vệ nhẹ, bền được tạo ra bằng công nghệ DYNEEMA Force Multiplier.
Lớp lót bảo vệ nhẹ do 2016M Ceradyne sản xuất cung cấp khả năng bảo vệ thân khỏi hỏa hoạn của các cánh tay nhỏ. Ceradyne bắt đầu giao hàng lót áo chống đạn vào tháng 2017 năm XNUMX, trước một tháng so với kế hoạch. Công ty dự kiến sẽ hoàn thành việc giao hàng cho đơn hàng này vào cuối năm XNUMX.
First Armor sẽ sớm cung cấp một số loại hệ thống bảo vệ cơ thể dựa trên các vật liệu hiệu suất cao khác nhau do DYNEEMA phát triển.
Đầu năm ngoái, một đối tác khác của DSM, Point Blank Enterprises, đã giới thiệu Hệ thống bảo vệ cơ thể ALPHA ELITE Black, mở rộng dòng sản phẩm ALPHA ELITE. "ALPHA ELITE Black mới nhất, được thiết kế để chống lại các loại đạn vũ khí nhỏ, là một cải tiến trên sản phẩm trước đó vì nó giảm trọng lượng 17% để có cùng mức độ bảo vệ", công ty cho biết trong một thông cáo báo chí. Áo chống đạn ALPHA ELITE Black sử dụng công nghệ DYNEEMA Force Multiplier thế hệ mới của DSM.
RUAG cũng không qua mặt bất kỳ tổ chức nào trong lĩnh vực này, luôn nỗ lực hợp tác đôi bên cùng có lợi. Một đại diện của RUAG giải thích rằng công ty “thường xuyên nghiên cứu thị trường để biết các phát triển và vật liệu mới; và chúng tôi tự hào về chất lượng kiểm tra và thử nghiệm của chúng tôi, mà chúng tôi tiến hành để xác định chính xác các đặc tính bảo vệ của vật liệu. Điều này cho phép RUAG điều chỉnh các giải pháp bảo vệ phù hợp với bất kỳ phương tiện và mối đe dọa nào với trọng lượng và chi phí tối ưu. ”
Ông Riou của QNA cho biết, “Chúng tôi đã xây dựng mối quan hệ bền chặt với một số nhà sản xuất gốm sứ tiên tiến, vật liệu đạn đạo và sợi composite hàng đầu. Tận dụng các mối quan hệ này cho phép chúng tôi phát triển và cung cấp các sản phẩm vượt trội hơn so với các đối thủ cạnh tranh của chúng tôi ”.
DuPont là một nhà cung cấp khác đã có "vị trí vững chắc" trong việc cung cấp vật liệu được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Ví dụ, công nghệ sợi tổng hợp Kevlar tìm thấy nhiều ứng dụng khác nhau - nhiều loại áo giáp, đồ lót, mũ bảo hiểm, bảo vệ chân tay và áo giáp xe. Tất cả các sản phẩm này làm tăng mức độ sống sót của con người, trong khi người tiêu dùng nhận được vật liệu bảo vệ có độ "mềm" hoặc "cứng" khác nhau (thuật ngữ phổ biến trong lĩnh vực này). Joseph Chovanek, Giám đốc Công nghệ của DuPont Protection Solutions, cho biết: “Bảo vệ mềm dùng để chỉ áo khoác và các thiết bị khác thường được làm từ chất liệu vải và các cấu trúc linh hoạt khác để cải thiện sự vừa vặn, thoải mái và khả năng vận động của người mặc”. "Bảo vệ cứng đề cập đến các cấu trúc tổng hợp cứng hơn, chẳng hạn như chèn, mũ bảo hiểm và các bộ phận bảo vệ phương tiện, mà DuPont cung cấp các tấm polyethylene Tensylon ngoài Kevlar."
Howanek đã nói về một khía cạnh trong mô hình kinh doanh của DuPont, lưu ý rằng công ty cung cấp sợi, vải và các cấu trúc khác từ Kevlar cho các nhà sản xuất áo vest, mũ bảo hiểm và xe bọc thép hàng đầu, những công ty sử dụng những vật liệu này trong thiết kế và sản xuất sản phẩm của họ. Chuyên gia trong ngành cho biết thêm: “Chúng tôi tập trung vào việc phát triển các giải pháp nội địa hóa, các nhà sản xuất hàng đầu làm việc với bốn trung tâm kỹ thuật lớn của chúng tôi ở các quốc gia khác nhau”.
Ngoài QNA và các công ty khác đã đề cập trước đó cung cấp sản phẩm cho nhiều đối tượng người dùng cuối, có một công ty khác đáng được đề cập hoạt động trong một số lĩnh vực liên quan. Combat Clothing Australia (CCA) Protect là nhà cung cấp toàn cầu cho lĩnh vực hệ thống quốc phòng và an ninh với nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế và sản xuất thiết bị bảo vệ tên lửa đạn đạo cho con người, nền tảng mặt đất và hàng không. Giám đốc Thương mại Lee O'Shea lưu ý rằng "CCA Protect hoạt động tại các thị trường Úc, Hoa Kỳ, Hồng Kông, Malaysia, Singapore, UAE, New Zealand và Papua New Guinea."
Đặc biệt, CCA Protect cung cấp các hệ thống giáp cứng và thân mềm lên đến Cấp IV, cũng như giáp cho các phương tiện có thể chống lại các loại đạn chống tăng. O'Shea tiếp tục: “Các giải pháp áo giáp tiên tiến từ CCA Protect đã được lựa chọn để cung cấp khả năng bảo vệ tên lửa đạn đạo cho các máy bay trực thăng UH-60 BLACKHAWK và CH-47 CHINOOK của Lực lượng Úc. Các cơ sở sản xuất của CCA Protect cho phép sản xuất các tấm giáp đơn lớn, khiến nó trở thành giải pháp lý tưởng cho dự án Australian Land 400 Phase 2. " Là một phần của dự án này, Australia sẽ cập nhật và hiện đại hóa đội xe trinh sát chiến đấu của mình.
Để đáp ứng các yêu cầu của khách hàng ở nước ngoài, CCA Protect tiến hành phân tích kỹ lưỡng các giải pháp nhằm đạt được sự cân bằng giữa chi phí, tính di động, khả năng bảo vệ và trọng lượng. O'Shea kết luận bằng cách nói rằng "Chiến trường thay đổi nhanh chóng đang liên tục thúc đẩy sự đổi mới trong ngành bảo vệ tên lửa đạn đạo. Cơ sở sản xuất hiện đại và các kỹ sư giàu kinh nghiệm của CCA Protect cho phép thực hiện những nhiệm vụ đầy thử thách này. Sự kết hợp của vật liệu composite tiên tiến và kỹ thuật liên kết vật liệu độc đáo tạo ra vật liệu bảo vệ siêu nhẹ, chắc chắn và mỏng. ”
Công ty Garant của Thụy Sĩ phát triển các giải pháp bảo vệ tên lửa đạn đạo hiện đại FirmLiner và FlexLiner cho nhiều loại ứng dụng khác nhau. Cùng với việc sử dụng các vật liệu mới nhất, là kết quả của quá trình nghiên cứu và phát triển chuyên sâu, Garant còn có nhiều kinh nghiệm thu được trong các chương trình dài hạn với các nhà cung cấp vật liệu và người dùng cuối. Các vật liệu phổ biến và được sử dụng rộng rãi bao gồm para-aramid, polyethylene, polypropylene và sợi thủy tinh.
Gốm Spinel trong suốt cho các ứng dụng hàng hải
Spinel Alumina-magnesia là một trong những ứng cử viên cho vai trò của lớp ngoài bền chắc trong áo giáp trong suốt. Trong hình, hai loại tấm, một loại Spinel hạt mịn với kích thước hạt trung bình danh nghĩa là 0,6 micron và 1,6 micron, và một Spinel dạng hạt hai phương thức với các hạt thô 250 micron trong ma trận hạt mịn (5-20 micron) Dày 6 mm, được bắn bằng đạn xuyên giáp cỡ 7,62 mm ở tốc độ 850 m / s và 1100 m / s. Cũng được hiển thị là tấm nhôm oxynitride (AION) - một loại gốm đa tinh thể trong suốt tiên tiến (làm từ bột) với cấu trúc spinel tinh thể lập phương
Spinel trong suốt (MgAl2O4) hiện là vật liệu được lựa chọn sử dụng trong nhiều ứng dụng hàng hải và quốc phòng khác. Nó là một vật liệu tinh thể dạng mạng khối ngày càng được sử dụng để bảo vệ các hệ thống tàu khác nhau, bao gồm các cảm biến, vật liệu bảo vệ và thông minh cũng như vũ khí.
Ngoài độ bền cao, gốm spinel có độ truyền tuyệt vời từ cực tím (0,2 µm) đến hồng ngoại trung bình (5 µm). Cột buồm Optocoupler của tàu ngầm hạt nhân lớp VIRGINIA của Hải quân Mỹ sử dụng kính Spinel đơn, giúp tăng khả năng sống sót và giảm đáng kể chi phí bảo trì và vòng đời. Trước đây, thủy tinh silicon và germani tinh thể đã được lắp đặt trên cột quang học do L-3 KEO sản xuất để truyền ánh sáng và tia nhìn thấy được trong vùng hồng ngoại giữa của quang phổ. Tuy nhiên, cả hai vật liệu này đều tỏ ra không đủ bền và dễ bị hư hại, mặc dù thực tế là chúng dày 3,8 cm. Theo tìm hiểu, loại gốm Spinel dày 3,8 cm được sản xuất bằng phương pháp ép nóng có đặc tính quang học rất tốt.
Cầu tàu khu trục lớp ZUMWALT của Mỹ (DDG 1000) cũng được trang bị cửa sổ lớn, độ bền cao cho phép ánh sáng nhìn thấy và IR 5 µm đi qua, đồng thời phải chịu được sóng xung kích lên tới 0,56 kg / cm2. Khi quá trình ép nóng quy mô đến kích thước lớn, cửa sổ cầu có thể được làm từ một mảnh Spinel lớn. Ngược lại, nó có thể được thực hiện bằng cách khuếch tán cạnh, kết nối hai hoặc nhiều cửa sổ nhỏ thành một. Bộ phận Quang học Ứng dụng của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ (NRL) đã chứng minh tính khả thi của cả hai cách tiếp cận này.
Phòng thí nghiệm lưu ý rằng rất khó để sản xuất một tấm lớn hơn vài mm từ Spinel đơn tinh thể bằng cách sử dụng phương pháp truyền thống là nung chảy ở nhiệt độ cao (> 2000 ° C). Khi giải quyết vấn đề này, NRL xác định rằng chất lượng kém của gốm sứ spinel thương mại là do sự trộn lẫn không đồng đều của chất trợ thiêu kết (lithium florua) với bột spinel, dẫn đến độ xốp và vướng (cặn trong sản phẩm cuối cùng) của chất trợ thiêu kết. . Các nhà khoa học tại NRL đã phát triển một quy trình độc quyền để phủ đều từng hạt bột Spinel với phụ gia thiêu kết, cho phép loại bỏ phụ gia trong quá trình ép nóng ở khoảng 1600 ° C. Theo NRL, điều này cho phép chế tạo gốm spinel đặc hoàn toàn, đồng nhất, trong suốt với đặc tính quang học cao, trong khi quy trình này có thể mở rộng và cho phép chế tạo các cửa sổ lớn.
Được xây dựng cho môi trường khắc nghiệt
Gốm gai trong suốt cũng được sử dụng trong các ứng dụng quốc phòng khác. Trong số đó có các tia laser công suất cao đang được phát triển cho vũ khí năng lượng định hướng. Từ quan điểm quang học, một trong những nơi có vấn đề nhất là thấu kính đầu ra (cửa sổ), vì kính cho các hệ thống như vậy không có đủ các đặc tính nhiệt, quang học và cơ học tốt. Nguyên nhân là do cửa sổ kính có khả năng dẫn nhiệt rất thấp dẫn đến hiện tượng sốc nhiệt. Theo các nhà khoa học từ NRL, độ bền nhỏ của kính cũng không cho phép nó được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt. Mặt khác, sức mạnh tuyệt vời của Spinel cho phép nó được sử dụng trong các điều kiện bất lợi và độ bền cao của nó cho phép sử dụng các cửa sổ mỏng hơn, giúp giảm trọng lượng. NRL đã phát triển một công nghệ bột Spinel siêu tinh khiết được sử dụng để sản xuất gốm sứ Spinel với mức mất mát hấp thụ thấp kỷ lục là 6 ppm (phần triệu) / cm ở bước sóng 1,06 µm.
Gốm spinel với đặc tính quang học cao cũng được sử dụng để chế tạo ra các tên lửa truyền hồng ngoại bền, trong suốt. Khi họ viết trong các nguồn mở, các vật liệu hiện có, chẳng hạn như silicon tinh thể, rất dễ vỡ và không cung cấp khả năng truyền ánh sáng nhìn thấy được. Một vật liệu khác, sapphire (a-Al2O3) có giới hạn truyền ở bước sóng 5 µm. Sapphire có khả năng chống hư hỏng cơ học cực kỳ tốt, vì nó có độ cứng đáng kể (9 trên thang Mohs); nó là vật liệu cứng nhất sau kim cương và carborundum (a-SiC). Nhưng Spinel lại xuất sắc trong việc truyền ánh sáng nhìn thấy và có độ truyền qua tốt hơn sapphire ở độ dài 5 micron. Trong một nỗ lực để chứng minh khả năng ứng dụng thực tế của Spinel, các nhà khoa học tại NRL đã sửa đổi quy trình ép nóng và tạo ra thành công các chất làm mờ từ vật liệu này.
Sự sẵn có của gốm Spinel với các đặc tính quang học cao cũng sẽ cho phép sản xuất các tấm chắn và kính chống nổ nhẹ để bảo vệ cá nhân chống lại IED, cũng như các cửa sổ bảo vệ cho các hệ thống giám sát. Nghiên cứu được thực hiện vào năm 2013 cho thấy rằng Spinel alumina-magnesia là một ứng cử viên tuyệt vời cho các lớp cứng bên ngoài của áo giáp trong suốt. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu một cách có hệ thống sự phân mảnh của ba loại gốm spinel đã chứng minh rằng phương thức phân mảnh là một trong những thông số quan trọng ảnh hưởng đến sức cản đạn đạo của gốm.
CCA Protect là một công ty của Úc phục vụ các ngành công nghiệp quốc phòng và an ninh với bề dày thành tích đã được chứng minh trong việc thiết kế và sản xuất thiết bị bảo vệ tên lửa đạn đạo cho người, phương tiện và hàng không. Công ty, để đáp ứng các yêu cầu của khách hàng nước ngoài, tiến hành phân tích kỹ lưỡng các giải pháp nhằm đạt được sự cân bằng giữa chi phí, tính di động, khả năng bảo vệ và trọng lượng.
QinetiQ Lớp giáp chống phân mảnh CUỐI CÙNG của QinetiQ Bắc Mỹ tăng mức độ bảo vệ bằng cách giảm hiệu ứng giáp của đạn
Còn tiếp...
tin tức