Mousses métalliques | Recherche et développement de systèmes de protection balistique pour les applications de guerre moderne

Qu'est-ce que la balistiqueMatérielOù est-il utilisé ?
L'armure dure la plus courante utiliseraCéramiqueLes plaques servent de déflecteurs, mais la céramique se brise à l'impact et perd son énergie nécessaire à un combat soutenu. La plupart des blindages à plaques métalliques présentent le même problème : les balles s'écaillent à l'impact. Ces fragments peuvent blesser le porteur. L'application de pièces de blindage secondaires sur le visage peut être très inconfortable et engendrer des coûts pour l'individu, l'entreprise ou le gouvernement. Le développement de technologies de combat légères, telles que les avions et les véhicules amphibies, ainsi que la nécessité d'accroître la mobilité des forces terrestres, nécessitent des matériaux balistiques qui continuent de réduire le poids des blindages tout en améliorant leurs performances balistiques.
Les boucliers balistiques sont disponibles dans une variété de types et de qualités. Ces matériaux sont utilisés pour protéger le verre, les blindages de véhicules, les gilets pare-balles et les boucliers. Les feuilles de plastique laminé offrent une large gamme de protections, du verre scellé certifié aux matériaux balistiques tertiaires. Les matériaux balistiques sont généralement rigides, mais peuvent aussi être souples. Ils peuvent être complexes, comme le Kevlar, l'UHMWPE, le Lexan ou les composites en fibre de carbone, ou simples, comme lealuminium, acier, titane ou autres alliages.
Avec les progrès technologiques, les gilets pare-balles ont radicalement changé. Le marché des maillots de corps pare-balles connaît une révolution : plus sûrs et plus légers. Cela a ouvert un nouveau champ de bataille pour la technologie de la mousse métallique composite (CMF), la sortant du domaine des procédures médicales, des pare-chocs aux prothèses de genou.
Ce sont les mousses métalliques simples ou composites qui en sont responsables. Il s'agit de mousses structurelles sous forme de sphères métalliques creuses, intégrées dans les dispositifs balistiques comme matériau de base, mais aussi comme intermédiaires dans des applications complexes telles que l'acier de blindage, la céramique et les panneaux de fibres. La mousse non seulement arrête l'impact à grande vitesse des balles et des obus, mais les écrase complètement. Même les balles perforantes, conçues spécifiquement pour percer les blindages, ne peuvent les pénétrer.
Pour le guerrier, les utilisations de la mousse métallique dans les équipements de protection individuelle comprennent :

• Gilets pare-balles à usage général
• Gilets pare-balles à flottaison active
• Gilets pare-balles flottants passifs
• Casques balistiques tactiques
• Ensembles d'armures de protection balistique pour les épaules et les côtés
• Avec visière et protection de la colonne vertébrale
• Boucliers balistiques

Pour les instruments lourdement blindés ainsi que pour les équipements de survie, la mousse métallique est utilisée pour une variété d'applications, notamment :

• Fabrication d'armures composites
• Fabrication de plaques de base résistantes aux mines pour véhicules
• Fabrication de boîtes de dépôt militaires

Qu'est-ce que le métal mousse ? Qu'est-ce que le métal mousse et quelles sont ses incroyables propriétés ?
Le métal mousse est un matériau métallique poreux qui forme une structure maillée tridimensionnelle dans une matrice métallique. Étant donné la présence de nombreux pores,mousse métalliqueLa taille, le nombre, l'uniformité, la connectivité et l'étanchéité des pores influent sur leurs propriétés. Les paramètres étroitement liés aux propriétés des métaux mousses comprennent la taille des pores, la porosité totale, la porosité effective, la densité et la surface spécifique.
Le métal mousse, nouveau type de matériau combinant des propriétés métalliques et des propriétés physiques spécifiques des matériaux non métalliques, suscite un intérêt croissant. Ses principales propriétés sont les suivantes :

• Matériau ultra-léger (75 à 95 % du volume est constitué d'espace vide)
• Très haute porosité
• Haute résistance à la compression combinée à de bonnes propriétés d'absorption d'énergie
• Faible conductivité thermique
• Haute résistance

Principe d'absorption de l'énergie d'impact des métaux mousses
En plus d'être utilisé commercialement pour la filtration, la réduction du bruit, l'isolation et les supports de catalyseurs,mousses métalliquessont un candidat sérieux pour une application dans les systèmes de blindage composite dans le domaine de l'absorption d'énergie.
En tant que dispositif de protection balistique, la mousse métallique est un matériau léger et hautement résistant, fabriqué à partir de sphères métalliques creuses intégrées dans une matrice métallique solide. Ce matériau présente d'excellentes propriétés mécaniques par rapport à tout autre matériau métallique. Ces qualités supérieures permettent de piéger rapidement l'énergie lors d'impacts à grande vitesse balistique, contrairement aux charges quasi statiques.
Les absorbeurs d'énergie disponibles dans le commerce, qui absorbent généralement l'énergie mécanique cinétique en la comprimant ou en la déviant à une contrainte relativement constante sur une longue distance, fonctionnent de manière assez similaire aux ressorts, mais ils rebondissent, ce qui en fait des dispositifs de stockage d'énergie plutôt que des absorbeurs d'énergie.
La structure poreuse des mousses métalliques leur confère une courbe contrainte-déformation unique ; une fois que la contrainte appliquée dépasse le plateau d'extrusion, la mousse commence à se comprimer à une contrainte relativement constante, jusqu'à environ 50 à 70 % de déformation. L'allongement de la courbe contrainte-déformation définit le comportement d'un absorbeur d'énergie idéal.

Comment fonctionne la mousse métallique sur les gilets pare-balles ?
Il a été prouvé que la mousse métallique retient les fragments de balles et protège des dommages secondaires. La plupart des gilets pare-balles militaires utilisent une couche arrière en matériau de type Kevlar, généralement classé III-A, qui arrête les balles d'armes de poing à lui seul. Les gilets pare-balles souples arrêtent les balles en dissipant leur énergie. Comme la plupart des balles d'armes de poing ne sont pas aussi tranchantes que celles des fusils, il suffit de les ralentir pour qu'elles ne pénètrent pas la peau. La couche de mousse métallique absorbe les chocs des balles à haute énergie qui nécessitent une armure rigide pour les arrêter. La structure expansive dumousse métalliqueTransfère l'énergie de collision beaucoup moins efficacement que les composants solides. Dans la zone d'impact, la mousse épouse facilement la forme de l'objet impacté. Cette déformation plastique absorbe localement l'énergie mécanique. Dans les deux cas, très peu d'énergie de collision est absorbée par le solide. Certains choisissent également d'ajouter une troisième couche derrière le blindage souple, appelée « rembourrage traumatique ». Ce rembourrage est composé de couches de fluide non newtonien et de rembourrage. Il atténue encore davantage l'impact des balles sur le porteur.