Kovová pěna zneškodňuje kulky

Tento materiál patří k typu zvanému kompozitní kovové pěny (Composite metal foams - CMFs). Má navíc menší hustotu a je tedy lehčí než obvyklé kovové pláty, což jej předurčuje pro aplikace v oblasti tělního brnění a pancířů pro dopravní prostředky.

Podobně pevné a lehké materiály však lze využít i v mnoha oblastech kosmonautiky a letectví, stejně jako v oblasti jaderné technologie. Může jít např. o úkoly, týkající se přepravy jaderného odpadu, protože tento materiál rovněž vydrží vysoké tlaky, teploty a je schopen blokovat radioaktivní záření.

Jmenovitě jde o rentgenové a gama záření a o proud neutronů. V oblasti ochrany proti ohni a velkému teplu se kompozitní kovová pěna ukázala dokonce jako dvakrát odolnější než původní jednoduché kovy, ze kterých byla vyrobena.

Dlouholetý výzkum v této oblasti vedl profesor Afsaneh Rabiei, který pracuje na katedře mechanického a aerokosmického inženýrství Státní univerzity Severní Karolíny.

Během testů s relativně tenkou vrstvou kompozitní kovové pěny vědci používali speciální kulky na prorážení pancířů typu M2, s ráží 7.62 milimetrů a délkou 63 milimetrů, a typu M80, s ráží 7.62 milimetrů a délkou 51 milimetrů.

Kulky byly během experimentů zastaveny pomocí pancíře vyrobeného z materiálu CMF, o tloušťce menší než jeden palec (25 milimetrů), přičemž vyboulení desky na protější straně nepřevýšilo 8 milimetrů.

Americký národní standard přitom z hlediska bezpečnosti připouští ponárazové vyboulení pancíře až 44 milimetrů. Kulky se navíc při dopadu na pancíř často změnily v drobné kousky až prach.

Pokud bychom se na pancíř podívali podrobněji, skládá se ze tří vrstev. Nahoře je tvrdá keramická povrchová vrstva z karbidu bóru, na spodní straně povlak z Kevlaru nebo z hliníku 7075 a uprostřed se nachází střední vrstva z CMF - kompozitní kovové pěny, která výborně pohlcuje kinetickou energii kulek, a to asi z 60-70 procent. Kompozitní kovová pěna je vyrobena metodou práškové metalurgie, přičemž obsahuje spoustu kulových dutinek.

Vědci zároveň vypočítali teoretický model nárazu kulky do tohoto trojvrstvého pancíře a zjistili, že výsledky experimentů jsou v dobré shodě s matematickými výpočty deformací a pohlcení energie v materiálu.

Zdroje: Phys.Org, Composite Structures, NC State University, Vision Times, Discovery News, Popular Science, Independent, Gizmodo, Youtube