Кремний сделал бронежилет крепче

Американские исследователи выяснили, что добавление к материалу бронежилетов — карбиду бора — небольшого количества кремния позволяет увеличить его стойкость к пулевым ударам на высокой скорости. О своей работе ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

«В течение последних 12 лет исследователи искали способы уменьшить повреждения от воздействия высокоскоростных пуль на броню из карбида бора, — объясняет один из исследователей, доцент кафедры материаловедения и техники Техасского университета A&M Кельвин Се. — Наша работа наконец показывает способ решения этой проблемы и является шагом вперед в разработке бронежилета, способного защищать людей от высокоскоростных боеприпасов».

Карбид бора — второй по твердости синтетический материал. Он уступает по этому параметру только кубическому нитриду бора. Но в отличие от последнего, карбид легче и дешевле производить, поэтому он используется более охотно. Этот материал также тверже и легче других карбидов, что делает его идеальным для использования в бронежилетах. Он может эффективно останавливать пули, которые движутся на скорости 900 и менее метров в секунду, но при превышении этого предела карбид бора внезапно теряет свои прочностные характеристики и перестает быть таким эффективным.

Ранее исследователи выяснили, что выделяющаяся в момент столкновения с пулей энергия настолько разогревает карбид бора, что он переходит в другую фазу. Удар пули, таким образом, преобразует карбид бора из кристаллического состояния, где атомы систематически упорядочены, в стеклообразное, с беспорядком в расположении атомов. Это стекловидное состояние ослабляет целостность материала в месте контакта пули с карбидом бора.

В новом исследовании ученые провели компьютерное моделирование и выяснили, что добавление в структуру карбида бора атомов кремния может значительно увеличить его стойкость к воздействиям, подняв температуру фазового перехода. Однако добавка большого количества этого элемента в материал, согласно расчетам, делает его хрупким. Поэтому авторы новой работы подобрали такое соотношение, чтобы соблюсти баланс между прочностью и температурой фазового перехода.

Ученые проверили новый материал, нанося ему точно контролируемые повреждения алмазным наконечником. Выяснилось, что даже при добавлении небольшого количества кремния степень фазового перехода карбида бора снижается на 30%, уменьшая нанесенный ущерб. Теперь ученые планируют проверить бронежилет из такого материала на практике, а также выяснить, способен ли он задерживать ионизирующее излучение.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.