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Léger, le matériau composite en mousse peut arrêter les balles ainsi que l'acier

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Les chercheurs ont mis au point un matériau composite en mousse métallique qui peut arrêter les balles aussi bien que les blindages en acier, mais à la moitié du poids.

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Les blindages métalliques peuvent protéger les véhicules de police et militaires contre les balles, mais ils les rendent aussi plus lourds et donc plus lents à s'éloigner des situations dangereuses.

Aujourd'hui, des chercheurs de la North Carolina State University ont mis au point une alternative légère à l'armure métallique dans une mousse métallique composite (CMF) qui peut arrêter les balles et les balles de calibre.50 perforantes, ainsi que les armures en acier conventionnelles à la moitié du poids, ont-ils dit.

En utilisant la mousse, les chercheurs ont dit que les concepteurs de véhicules peuvent développer des véhicules militaires plus légers sans réduire la sécurité, ou améliorer la protection sans ajouter de poids.

"L'armure CMF représentait moins de la moitié du poids de l'armure d'acier homogène laminée nécessaire pour atteindre le même niveau de protection ", a déclaré Afsaneh Rabiei, professeur de génie mécanique et aérospatial à la North Carolina State University qui a dirigé les recherches.

Années d'expérience

Rabiei a inventé CMF et a passé des années à développer, tester et optimiser les matériaux CMF. CMF est une mousse composée de sphères métalliques creuses faites de matériaux tels que l'acier inoxydable ou le titane, puis noyées dans une matrice métallique faite d'acier, de titane, d'aluminium ou d'autres alliages métalliques.

Dans des travaux antérieurs, elle et son équipe ont déjà démontré que CMF pouvait bloquer la pression d'explosion et la fragmentation ainsi qu'arrêter un projectile perforant M2 dans des performances comparables à une armure métallique standard. Les FMC ont également démontré leur efficacité pour protéger les métaux contre les rayons X, les rayons gamma et les rayonnements neutroniques, ainsi que pour traiter deux fois plus efficacement le feu et la chaleur et les métaux ordinaires qui les composent, selon les chercheurs.

Le FMC utilisé dans la recherche actuelle est ce qu'on appelle le FMC acier-acier, ce qui signifie que les sphères et la matrice sont composées d'acier, a-t-elle dit.

L'équipe de Rabiei a fabriqué un système de blindage dur comprenant une plaque frontale en céramique, un noyau CMF et une fine plaque arrière en aluminium. Ils ont testé le blindage à l'aide de balles de calibre.50 et de balles perforantes tirées à des vitesses d'impact allant de 500 mètres par seconde à 885 mètres par seconde.

La couche CMF de l'armure absorbait 72 à 75 % de l'énergie cinétique des balles et 68 à 78 % de l'énergie cinétique des balles perforantes.

"En d'autres termes, nous avons été en mesure de réduire considérablement le poids de nos véhicules, ce qui améliore leur performance et leur rendement énergétique, sans sacrifier la protection ", a déclaré M. Rabiei. Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Composite Structures.

Il y a place à l'amélioration

Bien que la recherche prouve la promesse de CMF pour l'utilisation dans la conception et le développement des blindages de véhicules, Rabiei a déclaré qu'il y a encore place à l'amélioration dans la conception des matériaux eux-mêmes.

"Ces résultats sont le résultat de tests d'armures que nous avons faits en combinant simplement des armures CMF en acier et en acier avec des plaques frontales en céramique, une plaque dorsale en aluminium et un matériau adhésif, " dit-elle. "Nous avons seulement optimisé notre matériau CMF et remplacé la plaque d'acier de l'armure standard du véhicule par une armure CMF en acier et acier. Il y a du travail supplémentaire que nous pourrions faire pour l'améliorer encore plus."

Les prochaines étapes comprennent l'optimisation de l'adhérence et de l'épaisseur des couches de céramique, de CMF et d'aluminium, ce qui, selon M. Rabiei, pourrait entraîner une réduction du poids total et une amélioration de l'efficacité de l'armure finale pour une plus grande variété d'applications.

"Les FMC sont prometteurs pour diverses applications : de l'exploration spatiale au transport de déchets nucléaires, d'explosifs et de matières dangereuses, aux applications militaires et de sécurité, et même aux voitures, aux autobus et aux trains, a-t-elle dit.

Elizabeth Montalbano est une écrivaine indépendante qui écrit sur la technologie et la culture depuis plus de 20 ans. Elle a vécu et travaillé comme journaliste professionnelle à Phoenix, San Francisco et New York. Dans ses temps libres, elle aime le surf, les voyages, la musique, le yoga et la cuisine. Elle réside actuellement dans un village de la côte sud-ouest du Portugal.