日前，美國德克薩斯A&M大學(Texas A&M University，TAMU)的一項關于改善碳化硼防彈衣抗沖擊性的成果發表在Science Advances上。該研究通過在碳化硼中添加少量硅達成目的。

碳化硼晶體特寫（來源：TAMU）

碳化硼被稱為“黑鉆石”，其硬度僅次于立方氮化硼。與立方氮化硼不同，據說碳化硼更容易大規模生產，而且比碳化硅等其他裝甲材料更硬更輕，因此非常適合用于彈道背心和其他裝甲物品。但是，碳化硼的主要缺點是它在高速撞擊時會失效。

該校材料科學與工程系助理教授Kelvin Xie稱，“過去12年來，研究人員一直在尋找方法，以減少高速子彈對碳化硼裝甲所造成的沖擊損傷”，“碳化硼確實很擅長阻止子彈以每秒900米以下的速度移動，因此它可以相當有效地阻擋大多數手槍的子彈，但在這速度以上，碳化硼裝甲會突然失效。”

這是由于高速震動會導致碳化硼發生相變，在這種相變中，一種材料會改變其內部結構，同時呈現兩種或兩種以上的物理狀態。子彈的撞擊將碳化硼從原子系統有序的結晶狀態轉變為原子隨意排列的玻璃狀狀態，而這就是碳化硼失去防彈性能的原因。

為了模擬高速子彈的初始撞擊，研究人員在碳化硼樣品上用金剛石尖端制作了可控的凹痕。然后，他們用高倍電子顯微鏡觀察了由撞擊形成的微觀損傷。通過計算機模擬技術進行預測，研究人員發現，即使只是很少含量的硅，也可以使相變程度下降40%，減少由撞擊導致的損傷。對此，Kelvin Xie評論后續仍需要做更多實驗，以了解包括鋰、鋁等對于改善碳化硼裝甲防彈性能的可能。

Xie預測摻雜硅的碳化硼還有其他非軍事用途可以擴展，其中一個是用于核防護罩。他說在碳化硼中加入一點硅可以改變原子間的間距，所創造的空位可能是吸收核反應堆有害輻射的好場所。

 粉體圈 編譯 YUXI