Una nueva investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Dirección de Tecnología Aplicada de Aviación del Ejército de EE. UU. Muestra que la espuma metálica compuesta de acero inoxidable (CMF) puede bloquear la presión de explosión y la fragmentación a 5, 000 pies por segundo de rondas incendiarias de alto explosivo (HEI) que detonan a solo 18 pulgadas de distancia.

"En breve, Descubrimos que el acero-CMF ofrece mucha más protección que todos los demás materiales de armadura existentes al tiempo que reduce notablemente el peso, "dice Afsaneh Rabiei, autor principal de un artículo sobre el trabajo y profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State. “Podemos brindar tanta protección como la armadura de acero existente a una fracción del peso, o brindar mucha más protección con el mismo peso.

"Muchos vehículos militares utilizan armaduras de acero laminado homogéneo, que pesa tres veces más que nuestro CMF de acero, ", Dice Rabiei." Según pruebas como estas, creemos que podemos reemplazar ese acero laminado con acero-CMF sin sacrificar la seguridad, Bloquear mejor no solo los fragmentos sino también las ondas expansivas que son responsables de traumas, como lesiones cerebrales importantes. Eso reduciría significativamente el peso del vehículo, mejorar el consumo de combustible y el rendimiento del vehículo ".

Para este estudio, Los investigadores dispararon un proyectil HEI de 23 × 152 milímetros (mm), a menudo utilizado en armas antiaéreas, contra una placa de impacto de aluminio de 2,3 mm de grosor. Se colocaron placas CMF de acero de 10 pulgadas por 10 pulgadas, ya sea de 9,5 mm o de 16,75 mm de espesor, a 18 pulgadas de la placa de contacto de aluminio. Los investigadores evaluaron que el CMF de acero resistió la ola de presión de explosión y los fragmentos de cobre y acero creados por la explosión. así como el aluminio de la placa de impacto.

"Ambos espesores de acero-CMF detuvieron la onda expansiva, y el CMF de acero de 16,75 mm detuvo todos los fragmentos de tamaños de 15 mm2 a más de 150 mm2, ", Dice Rabiei." El CMF de acero de 9,5 mm se detuvo más, pero no todos, de los fragmentos. Según los resultados, una placa CMF de acero de 10 mm habría detenido todos los tamaños de fragmentos ".

Los investigadores también desarrollaron modelos informáticos de cómo funcionaría la placa CMF de acero. En comparación con los resultados experimentales, el modelo coincidía muy de cerca. Luego, los investigadores usaron el modelo para predecir cómo se comportaría la armadura de aluminio 5083, un tipo de armadura que ya está en el mercado y que tiene un peso y grosor similar al CMF de acero de 16.75 mm, contra rondas HEI.

El modelo mostró que, mientras que una armadura de aluminio de peso similar a los paneles de acero-CMF detendría todos los fragmentos, la armadura de aluminio se doblaría y permitiría que los fragmentos penetraran mucho más profundamente. Esto daría como resultado más daño al panel, transfiriendo grandes cantidades de estrés a los soldados o al equipo detrás de la armadura. El CMF de acero, por otra parte, absorbe la energía de la onda expansiva y los fragmentos voladores a través de la deformación local de esferas huecas, dejando la armadura de acero-CMF bajo una tensión considerablemente menor, ofreciendo más protección contra fragmentos y ondas expansivas.

Los siguientes pasos incluyen probar el CMF de acero contra dispositivos explosivos improvisados ​​(IED) y de alto calibre, balística montada. Los investigadores ya han probado el rendimiento del CMF contra armas de asalto portátiles, radiación y calor extremo.

El papel, "Un estudio sobre la resistencia a explosiones y fragmentos de espumas metálicas compuestas mediante enfoques experimentales y de modelado, "se publica en el Revista de estructuras compuestas .