在測(cè)試試驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)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?gòu)?fù)合物,測(cè)試程序是根據(jù)美國(guó)國(guó)家司法協(xié)會(huì)(NIJ)發(fā)布的防彈測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)程序來(lái)進(jìn)行。從下面的慢速影片中可以看到,左半部的黑色區(qū)塊就是一塊泡沫金屬?gòu)?fù)合物,當(dāng) M2 子彈射向泡沫金屬?gòu)?fù)合物后,子彈彷佛被部分吞食一般,瞬間化成一團(tuán)煙灰與碎屑。
根據(jù) NIJ 所制定的標(biāo)準(zhǔn),防彈衣中彈處僅能往后凹陷在 44 毫米范圍以?xún)?nèi),不過(guò),Rabiei 表示,泡沫金屬?gòu)?fù)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(huì)往后凹陷在低于 8 毫米的范圍之內(nèi)。除此之外,泡沫金屬?gòu)?fù)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(gè)材料在2008年由Rabiei首次提出,有關(guān)專(zhuān)家對(duì)泡沫金屬的概念提出由來(lái)已久,而Rabiei的泡沫金屬卻與眾不同,它擁有最強(qiáng)的性能,部分泡沫金屬的缺點(diǎn)在于金屬內(nèi)部的空心結(jié)構(gòu)大小不一,相反Rabiei則采用了標(biāo)準(zhǔn)形狀和大小統(tǒng)一的空心球體結(jié)構(gòu)材料來(lái)制造泡沫金屬。
圖:(A), (B) , (C)分別對(duì)應(yīng)的是2.2mm,4mm和5.2mm直徑大小的空心球體結(jié)構(gòu)制造的泡沫金屬電子圖像。
(D), (E), (F)中標(biāo)注部分為各自對(duì)應(yīng)區(qū)域的掃描電鏡圖像 。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明隨著空心球體結(jié)構(gòu)的增加,屈服強(qiáng)度和最大強(qiáng)度下降;隨著加載速率增加,泡沫金屬復(fù)合物的屈服強(qiáng)度和最大強(qiáng)度則會(huì)增加。
圖:不同尺寸的空心球體結(jié)構(gòu)制成的泡沫金屬在不同的加載速度下的應(yīng)力——應(yīng)變曲線
這種新型的泡沫金屬?gòu)?fù)合物具有極高的強(qiáng)度密度比,對(duì)于需求沖擊保護(hù)同時(shí)要求輕量化的行業(yè)有非常巨大的應(yīng)用潛力,如飛機(jī),船舶,鋼結(jié)構(gòu),醫(yī)療行業(yè)等。相信隨著科學(xué)家們的努力,安全而環(huán)保的新型材料會(huì)離我們?cè)絹?lái)越近。
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