سرامیک­ های تکنیکی برای اهداف نظامی

سرامیک­ های تکنیکی برای اهداف نظامی

سرامیک­ های تکنیکی تعدادی خواص مفید به نمایش می­گذارند که آن­ها را به پرکاربردترین مواد برای سامانه ­های زرهی در صنایع نظامی و دفاعی بدل می­سازند. این خواص عبارتند از: داشتن وزن نسبتاً پایین، عملکرد بالا در حین ضرباتِ در مقیاس بالستیک، توانایی برای تحمل دماهای فوق­ العاده بالا، اصطکاک پایین و مقاومت به سایش، خوردگی و سختی.

برخی مواد سرامیکی که سودمندترین مواد برای کاربردهای زرهی نظامی بوده­اند عبارتند از Al₂O₃ (آلومینا)،B₄C (کاربید بور) و SiC (کاربید سیلیسیم)، و نیز تعدادی از کامپوزیت­ های زمینه سرامیکی (CMCها) همچون سیستم ­های Al₂O₃/ZrO₂ ^۱. در میان این مواد، آلومینا پرکاربردترین سرامیک تکنیکی برای ساخت جلیقه محافظ می­باشد چرا که در مقایسه با دیگر سرامیک­ های تکنیکیِ به­ لحاظ تجاری در­دسترس سختی، دیرگدازی و مدولا لاستیک بالایی در یک هزینه نسبتاً پایین­تر به نمایش می­گذارد.

جلیقه محافظ

هنگام استفاده به­ عنوان جلیقه محافظ، خواص بی­شمار و تطبیق­پذیر سرامیک ­ها امکان کاهش سرعت گلوله­ ها و در نهایت تبدیل این گلوله­ ها به تکه ­های کوچک را فراهم می­سازند. تجهیزات حفاظت از پرسنل نظامی ساخته­ شده از سرامیک­ های تکنیکی قبلاً در مورد نیروهای عملیات ویژه که نیازمند محافظت از بدن، پهلو و شانه هستند بکار گرفته شده­اند. تجهیزات محافظتی پیشرفته برای دیگر نواحی آسیب­پذیر بدن همچون لگن، پاها و بازوها در حال حاضر تحت توسعه می­باشند.

زره خودروها

برای مقاصد خودرویی، زره­ های سرامیکی می­توانند درون پانل­ های خودروهای جنگی نظامی و برج­ های متحرک، کشتی­­ های جنگی، هلی­کوپترها و وسایل نقلیه زرهی ادغام شوند. علاوه بر این، شرکت­ هایی مانند Morgan Advanced Materials زره ­های سرامیکی را برای درب­ های پارکینگ­ ها و انبارهای با امنیت بالا و نیز برای سپرهایی که جهت محافظت از دوربین­های امنیتی و تجهیزات ارتباطی دیگر مورد استفاده قرار می­گیرند، ارائه می­کند.

سرامیک ­ها در هواگردها

علاوه بر بکارگیری سرامیک­ های تکنیکی مهندسی در شکل پانل­ ها برای حفاظت بیرونی هواگردها، مقاومت این سرامیک ­ها به دماهای بالا، ارتعاش و دیگر شرایط مکانیکی حاد، برای زیرلایه­ های الکترونیکی با گرید هوافضا و نیز اجزای روشنایی، آنتن و حسگر مفید است.

به ­طور ­مشخص، در بخش هواگرد نظامی، نشان­ داده­ شده­ است که CMC ها از مزیت آشکاری نسبت به اجزای فلزی قبلاً استفاده­ شده ­ی مورداستفاده در موتور های هوا گردها برخوردارند. CMC ها به­طور­معمول %۵۰-۳۰ سبک­تر از فلزات دیگر هستند و قادر به تحمل دماهای عملیاتی بسیار بالاتر، بالای ۱۱۰۰، می­باشند که این ویژگی می­تواند موجب بهبود اقتصاد و راندمان سوخت در موتورهای هواگرد بزرگتر شود.

سرامیک­ های شفاف بالستیکی

برای این که ماده ­ای شفاف باشد، نور بایستی از میان آن بدون وقوع هیچ­گونه جذب یا افت قابل­ ملاحظه ­ای در بازتابش عبور کند. از آن­جایی که تحقیق و توسعه ­ی مستمر در حوزه­ ی سرامیک­ های تکنیکی این امکان را فراهم ­ساخته است که سرامیک­ های شفاف به­ صورت تجاری در اندازه­ های تاcm² 900 قابل ­دسترس باشند، پرسنل نظامی علاقمند به ادغام این مواد درون پنجره­ های مورد­ استفاده برای ارتباطات مبتنی بر لیزر هستند. سامانه­ های دفاعی لیزری که نیازمند محافظت در برابر انتقال میدانی و بالا برای تضمین این­که نور مانع تصویر ارسالی نمی­شود هستند، می­توانند به­ طور­ ویژه از سرامیک­ های شفاف سود ببرند. همچنین خواص مکانیکی بالستیکی و با کارآیی بالای سرامیک­ها به ­ویژه برای کاربرد در پنجره­ها و شیشه­ های جلوی وسایل نقلیه ­ی نظامی مفید می­باشند.

برخی کاربردهای دفاعی و تجاری دیگر سرامیک­ های شفاف در بخش نظامی عبارتند از:

• هواگردها
• دوربین­های مدار بسته­ی دام موشک­ها (missle domes)
• زره­های شفاف
• پنجره­های مادون قرمز (IR)
• دوربین­های مدار بسته­ی دام فوق ­نیمه­ کروی (Hyper-hemispherical domes)
• پنجره­ های لیزر
• لنزهای هواگرد نظامی
• کاربردهای پردازش نیمه ­هادی
• پنجره­ه ای اسکنر

References:

“Alumina-Based Ceramics for Armor Application: Mechanical Characterization and Ballistic Testing” M. Silva, D. Stainer, H. A. Al-Quershi, O. R. K. Montedo& D. Hotza. Journal of Ceramics. (2014). DOI: 10.1155/2014/618154.

“Transparent Ceramic Materials” – Springe