Studiu numeric și experimental pentru sisteme de protecție balistică cu țesături din fibre aramidice

Abstract

De-a lungul istoriei globale, au existat conflicte și bătălii militare. Gradul de apărare împotriva amenințărilor la adresa vieții oamenilor în timpul revoltelor și pe câmpul de luptă a avansat în tandem cu dezvoltarea unui armament mai puternic. În funcție de tipul de armă, diferite materiale au fost utilizate pentru protecția împotriva atacurilor în diferite momente ale istoriei. Printre multe alte materiale, lemnul, metalul, pielea și textilele au fost toate esențiale pentru protecția oamenilor și a bunurilor lor. În plus, aceste materiale au fost fabricate în diferite forme cu structuri specifice pentru a maximiza funcția de protecție. De exemplu, zale a fost folosită pentru a spori flexibilitatea armurii, iar metalul a fost folosit ca înveliș pentru a proteja trunchiul. După dezvoltarea armei de foc, soldații s-au confruntat cu mai multe pericole balistice în comparație cu armele anterioare (Tam și Bhatnagar, 2006). S-a căutat o nouă generație de materiale balistică, cu accent pe materiale ușoare și rezistente. Rezistența îmbunătățită la arme, greutatea redusă și flexibilitatea au fost aduse de această tehnologie de dezvoltare a protecției individuale (Dunn, 2008). De atunci, ingineria echipamentelor de protecție personală a fost dominată de materiale pe bază de fibre. Pe măsură ce compozitele armate cu textile avansează, compozitele pe bază de fibre capătă mai multă importanță ca materiale pentru caroserii vehiculelor de aviație și militare. Când au fost dezvoltate mai multe materiale fibroase de ultimă oră în vremurile moderne, cum ar fi fibrele aramid (cum ar fi Kevlar și Twaron), fibrele de polietilenă cu greutate moleculară ultra-înaltă (UHMWPE) (cum ar fi Dyneema și Spectra), fibrele PBO (polibenzoxazol, cunoscute și ca Zylon) și fibrele PIPD (polihidrochinonă-diimidazopiridină, cunoscute și sub denumirea M5), această abordare pentru inginerie materiale balistice a atras multă atenție. Cu toate acestea, Zylon nu este recomandat pentru utilizarea în protecția balistică, deoarece se pare că este predispus la degradare hidrolitică și fotolitică (Departamentul de Justiție al SUA, 2005). Deoarece acesta este cazul, fibrele de aramidă și UHMWPE sunt cele mai des folosite pentru protecția balistică.