美國(guó)陸軍正在研發(fā)能夠在惡劣環(huán)境下承擔(dān)戰(zhàn)斗保護(hù)的防御材料。美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室(Army Research Laboratory，ARL)則正專注于金屬、陶瓷、復(fù)合這三類材料的協(xié)同開發(fā)。具體則除了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的支持，還有來自于國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高性能計(jì)算機(jī)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助來發(fā)現(xiàn)新材料。對(duì)新材料的一個(gè)重要要求就是重量，減輕負(fù)重對(duì)士兵和機(jī)械都意義重大。

美國(guó)陸軍實(shí)驗(yàn)室（ARL）的一名材料工程師正在檢查樣品

關(guān)于金屬，研究方向是鎂，它是已知最輕的結(jié)構(gòu)金屬之一，但它需要在強(qiáng)度和失效機(jī)制方面戰(zhàn)勝鋁乃至鋼鐵并不容易，更現(xiàn)實(shí)的是開發(fā)一種全新的合金。關(guān)于復(fù)合材料，研究人員正在研究玻纖環(huán)氧（glass-epoxy）復(fù)合材料。最后來到本文重點(diǎn)，陶瓷材料裝甲——這尤其對(duì)單兵防護(hù)更有意義。

對(duì)陶瓷而言，大部分研究的方向都是——降低脆性（提升韌性）。雖然它的硬度比金屬高數(shù)倍，但它的抗拉強(qiáng)度卻也比金屬低數(shù)倍，而防彈材料對(duì)這兩個(gè)參數(shù)都有相當(dāng)?shù)囊蟆?duì)此，碳化硼作為首選研究對(duì)象已是共識(shí)，陸軍實(shí)驗(yàn)室正在與羅格斯大學(xué)、約翰霍普金斯合作，針對(duì)其破壞機(jī)制之一的非晶剪切變形傾向，希望通過使用分子材料加強(qiáng)其晶體結(jié)構(gòu)。

德克薩斯A＆M大學(xué)早些時(shí)候?qū)μ蓟鹱隽恕肮琛碧砑拥难芯?/span>

今年年初，德克薩斯曾有一一項(xiàng)關(guān)于改善碳化硼抗沖擊性的研究成果，通過添加很少量硅可以使碳化硼樣品原本的相變程度下降40%，由此來對(duì)抗碳化硼莊家的失效問題。顯然，此次項(xiàng)目的研究人員也參考了這個(gè)成果，但負(fù)責(zé)人發(fā)現(xiàn)添加硅確實(shí)可以減少非晶失效，但同時(shí)這也會(huì)導(dǎo)致碳化硼的強(qiáng)度下降。因此，研究方向就成了添加另一種潛在的添加劑，比如二硼化鈦。從而再度將下降的強(qiáng)度恢復(fù)。而目前這項(xiàng)研究需要更多的樣品來支撐。

用負(fù)責(zé)人Satapathy博士的話來總結(jié)就是，“我們正在開發(fā)科學(xué)，創(chuàng)造一種新材料，同時(shí)也在培養(yǎng)下一代科學(xué)工作者，在未來可以繼續(xù)解決這個(gè)問題。”而將金屬、陶瓷、復(fù)合材料這三種不同的材料進(jìn)行結(jié)合，則是ARL的首要任務(wù)，比如用復(fù)合材料支撐的陶瓷板。“通過材料組合讓它們發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，而我們的工作則是系統(tǒng)設(shè)計(jì)。”

原文鏈接：https://www.afcea.org/content/army-researchers-look-few-tough-materials

編譯 YUXI

拓展閱讀：

http://www.shpa18.com/info_details/index/6268.html