Body Armor, le 29 Mars, 2010 Numéro - Vol
Les soldats déployés en Irak et en Afghanistan sont en danger tous les jours, mais grâce à la céramique de haute technologie développés depuis les années 1960, ils ont une protection contre les nombreuses menaces balistiques. Dans les scénarios les plus cas, ces céramiques peuvent en fait voler en éclats une balle lors de l'impact, ne laissant plus que peut-être un hématome sur le guerrier.
« Alors que les menaces changent, l'armure doit changer », dit James W. McCauley, un scientifique des matériaux au laboratoire de recherche de l'armée qui a étudié et aidé à développer un grand nombre de céramiques d'armure en usage aujourd'hui.
Contrairement à l'acier, qui a longtemps été utilisé comme gilet pare-balles pour les militaires, les céramiques ont l'avantage d'être léger. Ils ont aussi un très haut degré de dureté en fait, les céramiques sont quelques-uns des matériaux les plus durs connus-ainsi que d'autres propriétés souhaitables pour une protection balistique.
Les trois principaux types de céramiques utilisés pour fabriquer des gilets pare-balles sont le carbure de bore, le carbure de silicium et l'oxyde d'aluminium. Un quatrième type de céramique est connu comme oxynitrure d'aluminium-ALON qui peut être utilisé pour fabriquer des blindages transparents pour des applications telles que des pare-brise et des lunettes de protection.
La production de poudres de céramique nécessite des températures élevées. Dans le procédé Acheson commun, le dioxyde de silicium et du graphite ou des matières de départ du coke de charbon distillée sont convertis en carbure de silicium par voie électrochimique à des températures très élevées. Le processus utilise une énorme quantité d'électricité et produit également une énorme quantité de dioxyde de carbone, dit Haber.
Faire du carbure de bore nécessite des températures de 3000 ° C et produit également du CO2. mais la céramique est réalisé dans un procédé à l'état fondu plutôt que par des moyens électrochimiques. « La fonte refroidit, se cristallise et est écrasé », dit Haber. des poudres d'oxyde d'aluminium et alon sont traitées par des méthodes similaires à haute température.
Avec les poudres à la main, trois procédés de fabrication sont des routes vers les plaques de blindage en céramique finale, explique Haber. Les trois processus impliquent une température élevée et sont « analogue à ce que vous faites dans la classe d'art » pour faire la céramique, dit Ronald Hoffman, un physicien de recherche à l'Université de Dayton Research Institute.
fabrication par pressage à chaud consiste à façonner les matières dans un moule et en les chauffant jusqu'à 2200 ° C sous pression. Avec fritter directe, les matériaux sont formés et soumis à une forte chaleur, mais sans pression. Et dans la liaison de réaction, les matériaux sont formés à la forme, on fait réagir chimiquement, et chauffé à environ 1400 ° C. Ces différents procédés améliorent certaines caractéristiques de performance de la céramique et entraînent des différences de coûts.
Au fabricant ALON Surmet. « Nous synthétisons notre propre poudre d'oxyde d'aluminium, forme en une forme que nous voulons, puis mettre le produit à travers une série de traitements thermiques », explique Lee Goldman, vice-président de la firme de R-D. Le matériau est ensuite découpé, meulé et poli pour lui donner la transparence. La capacité de l'armure pour protéger contre les balles est basée sur la conception globale du stratifié, dit-il, et peut résister à coups perforantes et explosions-explosif improvisé dispositif. « Nous avons testé un certain nombre de menaces », dit Goldman.
« Beaucoup d'améliorations chimiques et physiques ont été réalisés dans la fabrication de céramique », dit Hoffman. « L'amélioration de la chimie des poudres et de pureté, ainsi que le contrôle de taille de particule couplée avec le contrôle de densification efficace, ont conduit à des articles céramiques de qualité supérieure. »
Bien qu'il n'y ait pas une telle chose comme « pare-balles », les céramiques d'armure d'aujourd'hui offrent un niveau de protection sans précédent et la mobilité des troupes sur le terrain.