O silício adicionado ao carboneto de boro torna a armadura corporal mais resistente a impactos

O silício adicionado ao carboneto de boro torna a armadura corporal mais resistente a impactos
O carboneto de boro é um material comumente usado para fazer coletes à prova de balas, e o silício é adicionado ao carboneto de boro para tornar a armadura corporal mais resistente a impactos
Visão de perto dos cristais de carboneto de boro (Imagem: Texas A&M College of Engineering)
O estudo de pesquisadores da Texas A&M University foi publicado na Science Advances.
“Nos últimos 12 anos, os pesquisadores têm procurado maneiras de reduzir os danos causados ​​pelo impacto de balas de alta velocidade em armaduras feitas de carboneto de boro”, disse Kelvin Y. Xie, Ph.D., professor assistente do Departamento. de Ciência e Engenharia de Materiais. . “Nosso trabalho finalmente atende a essa necessidade não atendida e é um passo em direção ao design de armaduras avançadas que defenderão contra armas mais poderosas em combate”. Descrição da estrutura da armadura balística
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O carboneto de boro é chamado de “diamante negro” e sua dureza perde apenas para o nitreto de boro cúbico. Ao contrário do hidreto de boro cúbico, o carboneto de boro é considerado mais fácil de produzir em massa do que outros materiais de armadura, como o carboneto de silício, e é mais rígido e leve, tornando-o ideal para coletes à prova de balas e outros itens de armadura.
De acordo com a Texas A&M University, a principal desvantagem do carboneto de boro é que ele se decompõe rapidamente quando submetido a impactos de alta velocidade.
“Carbeto de boro é realmente bom para parar balas viajando a 900 metros por segundo, então ele pode efetivamente parar a maioria das balas de pistola”, disse Xie em um comunicado. “Mas se essa velocidade crítica for excedida, o carboneto de boro de repente perde sua balística. O desempenho torna-se menos eficaz.”
armadura à prova de balas
Os cientistas sabem que a vibração de alta velocidade faz com que o carboneto de boro sofra uma transição de fase, na qual um material muda sua estrutura interna e assume dois ou mais estados físicos simultaneamente. O impacto da bala transforma os átomos de carboneto de boro do estado cristalino sistematicamente ordenado para o estado vítreo desordenado. Este estado semelhante ao vidro enfraquece a integridade do material no ponto de contato entre a bala e o carboneto de boro.
Xie disse: “Quando o carboneto de boro sofre uma transição de fase, o estado vítreo cria um caminho para a propagação de rachaduras. Portanto, qualquer dano local causado pelo impacto de uma bala pode se propagar facilmente por todo o material e causar cada vez mais danos.”
Trabalhos anteriores usando simulações de computador previram que a adição de pequenas quantidades de outros elementos, como o silício, pode tornar o carboneto de boro menos frágil. Xie e seu grupo investigaram se a adição de pequenas quantidades de silício também reduzia a transição de fase.