السيليكون المضاف إلى كربيد البورون يجعل الدروع الواقية للبدن أكثر مقاومة للصدمات

السيليكون المضاف إلى كربيد البورون يجعل الدروع الواقية للبدن أكثر مقاومة للصدمات .
كربيد البورون مادة تستخدم عادة في صناعة السترات الواقية من الرصاص ، ويضاف السيليكون إلى كربيد البورون لجعل الدروع الواقية للبدن أكثر مقاومة للصدمات
. A&M College of Engineering)
نُشرت الدراسة التي أجراها باحثو جامعة تكساس إيه آند إم في Science Advances.
قال كيلفن واي كسي ، دكتوراه ، أستاذ مساعد بالقسم علوم وهندسة المواد. . “عملنا أخيرًا يلبي هذه الحاجة غير الملباة وهو خطوة نحو تصميم دروع متطورة للبدن ستدافع ضد البنادق الأكثر قوة في القتال.” وصف هيكل الدرع الباليستي
أول مادة اصطناعية يمكن أن تمتد لتشمل الدروع الواقية للبدن والملابس الرياضية قد يساعد التحليل النانوي للشعر على صنع درع جديد للجسم
يُطلق على كربيد البورون اسم “الألماس الأسود” وتأتي صلابته في المرتبة الثانية بعد مكعب نيتريد البورون. على عكس هيدريد البورون المكعب ، يُقال إن إنتاج كربيد البورون أسهل في الإنتاج الضخم من المواد المدرعة الأخرى مثل كربيد السيليكون ، وهو أكثر صلابة وأخف وزنًا ، مما يجعله مثاليًا للسترات الواقية من الرصاص ومواد الدروع الأخرى.
وفقًا لجامعة Texas A&M ، فإن العيب الرئيسي لكربيد البورون هو أنه يتحلل بسرعة عند تعرضه لتأثيرات عالية السرعة.
وقال شيه في بيان: “كربيد البورون جيد حقًا في إيقاف الرصاص الذي ينتقل بسرعة 900 متر في الثانية ، لذلك يمكنه بشكل فعال إيقاف معظم طلقات المسدسات”. “ولكن إذا تم تجاوز هذه السرعة الحرجة ، فإن كربيد البورون يفقد فجأة المقذوفات. ويصبح الأداء أقل فعالية.”
درع مضاد للرصاص
يعرف العلماء أن الاهتزاز عالي السرعة يجعل كربيد البورون يمر بمرحلة انتقالية ، حيث تغير المادة هيكلها الداخلي وتفترض حالتين فيزيائيتين أو أكثر في وقت واحد. تأثير الرصاصة يحول ذرات كربيد البورون من الحالة البلورية المنظمة بشكل منهجي إلى الحالة الزجاجية غير المنتظمة. هذه الحالة الشبيهة بالزجاج تضعف سلامة المواد عند نقطة التلامس بين الرصاصة وكربيد البورون.
قال Xie: “عندما يمر كربيد البورون بمرحلة انتقالية ، فإن الحالة الزجاجية تخلق مسارًا لانتشار الشقوق. لذلك ، فإن أي ضرر محلي ناتج عن تأثير رصاصة يمكن أن ينتشر بسهولة في جميع أنحاء المادة ويسبب المزيد والمزيد من الضرر.”
توقع العمل السابق باستخدام المحاكاة الحاسوبية أن إضافة كميات صغيرة من العناصر الأخرى ، مثل السيليكون ، قد تجعل كربيد البورون أقل هشاشة. حقق Xie وفريقه فيما إذا كانت إضافة كميات صغيرة من السيليكون قد قللت أيضًا من انتقال المرحلة.