Металлическая пена
Композитные металлические пены (CMF) являются достаточно прочными, чтобы остановить бронебойную пулю и при ударе превратить ее в пыль. Учитывая, что эти пенопласты легче металлической обшивки, материал имеет очевидные преимущества для создания новых типов кузова и автомобильной брони — и это только начало его потенциального использования, сообщает phys.org.
Эксперимент был проведен исследователями из университета Северной Каролины под руководством Авсане Рабиэйи, профессора авиа- и ракетостроения, который потратил годы на разработку и исследование необычных свойств CMF. Сам материал композитный пенометалл, в котором средний слой — пенометалл (поглотитель энергии из полых металлических шариков на металлической же подложке), а крайний слой изготовлен из керамики. На видео ученые выстрелили бронебойной пулей калибра 7,62 мм в изделие из данного композита и результат впечатляет:
«Мы смогли остановить пулю материалом толщиной менее 2,5 см, при этом углубление в месте попадания пули оказалось глубиной менее 8 мм. Для примера по стандартам Национального института юстиции броня считается хорошей, даже если после попадания в ней остается выемка в 44 мм», говорит Рабиэйи.
Также легкие композитные металлические пены эффективны при блокировании рентгеновских, гамма-лучей и нейтронного излучения. Полученные результаты означают, что металлические пены перспективны для использования в системах ядерной безопасности, космонавтике, а также могут найти применение в медицине.
Материал по своим свойствам оказался лучше, чем большинство других в плане защиты от рентгеновского излучения, хотя и не столь эффективным, как свинец.
«Тем не менее, мы работаем, изменяя состав металлической пены, чтобы она стала еще более эффективной, чем свинец в блокировании рентгеновских лучей, и первые полученные результаты весьма многообещающие», говорит Рабиэйи. «Наши пены не токсичны, а значит, проще в изготовлении и утилизации. Кроме того, необычные механические и тепловые свойства данных композитов и их возможности в поглощении энергии, делают этот материал хорошим кандидатом для применения в сфере ядерной энергетики».
Комментарии (83)
Cobolorum
11.04.2016 13:58Наверно самый интересный вопрос, как это делают?
Meklon
11.04.2016 14:01Сделать газированный расплавленный металл вроде не особо трудно. Добавляем что-нибудь вроде карбонатов, которые разлагаются с выделением CO2. При охлаждении останутся пузыри. Возможно, я ошибаюсь.
alexhott
11.04.2016 14:14Углекислота на высоких температурах вроде как реагирует с металлом или его оксидами
А так идея давно существует, но реализация в промышленных масштабах еще никому не удавалась.
Потенциал у технологии очень большой,
представьте трубу квадратного сечения из такой пены — она в несколько раз прочнее.
Foolleren
11.04.2016 14:56По мне так трудно — охлаждать можно только поверхности, у нас получается корочка, из-за пены внутри получается маленькая теплопроводность а газ тем временем уходит наверх, даже если что-то и получится будет высокая вероятность брака — очень больших пустот, заставить металл целиком кристаллизоваться по всему объёму задача не простая( в отличии от задачи заставить отвердеть пластик целиком по объёму), тут скорее всего без высоких давлений и точной подгонки температуры не обошлось — если резко опустить давление, то температура пузырей должна резко упасть и запустить кристаллизацию изнутри металла, в добавок если нужна вспененная сталь, то водород и углекислый газ уже не подходит.
Zenitchik
11.04.2016 15:58Подробности уже забыл, но пеноалюминий изначально не имеет пор. Вспенивают его уже потом специальной термообработкой. Для этого в нём содержится пенофор, выделяющий газ. Но, я к сожалению, не помню, каким образом его предохраняют от вспенивания во время изготовления листов.
agentx001
11.04.2016 22:05Общался я однажды с работником бывшего военного завода и рассказывал он мне что подобный материал пробовали делать еще в СССР. Суть в том что форму наполняли металической дробью в аргоновой среде, а затем разогревали почти до температуры плавления. Дробь между собой сплавлялась и структура получалась ячеиистой.
Ezhyg
12.04.2016 00:07Это разновидность порошковой металлургии. Ну… как разновидность, отчасти так к ней и пришли.
udivankin
12.04.2016 14:12Проще всего добавлять что-то вроде керамических пустотелых шариков, да тот же керамзит сгодится.
abstractbug
11.04.2016 14:02Интересно, какая все же масса и прочность на данный момент. Остановить пулю это хорошо, а сделать из аналога крыло летательного аппарата, или корпус подлодки было бы заманчиво.
Mainov
12.04.2016 14:09Лет 5-10 назад видел научно-популярную передачу, где рассказывалось об экспериментах немецких кораблестроителей совместно с каким-то университетом. Проверяли возможность создавать корпуса морских кораблей не сваркой из листового металла, а из вспененного металла. По предварительным данным, насколько я помню, была экономия в 30% веса. И это при повышенных показателях надёжности, даже для танкеров обещали применить! С тех пор про эту технологию ничего не слышно. Наверное заманчивые перспективы не оправдались.
В 2015 году читал новость, что «Ученые из Нью-Йоркского университета (США) разработали металлический материал, легкий, прочный и не тонущий в воде. Перспективы применения легкой металлической пены довольно широки — из нее можно строить корабли, всевозможные плавучие аппараты и военные транспортные средства. По словам разработчиков, новый материал готов к серийному производству в течение ближайших трех лет.»
И опять обещают в ближайшие годы широкое применение…Zenitchik
12.04.2016 15:48Мой сокурсник диплом в 2007 году писал про фрикционную сварку пеноалюминия. В 2005 мы в институте куски этой штуки в руках держали. Вообще говоря, фишка старая. Но с областью применения проблемы. Ну не выше у него удельная прочность, чем у исходного материала. Технологичность — тоже. Сваривать трудно, как контролировать сварной шов — вообще непонятно: что на рентгене, что на УЗ — одни сплошные поры, поди разбери, какая пора лишняя.
vilgeforce
11.04.2016 14:13+3Как пенометаллы превратились в «пенопласты» — тайна великая. Ну и возникает вопрос к «эффективности» поглощения гаммы: эффективности они считали по весу или по толщине материала?
alexhott
11.04.2016 14:18Там не поглощение гаммы, а сколько прошло сквозь по прямой.
Пузыри отражают и преломляют излучение. Ну и толщина стенки пузыря имеет значение и чего там на нее налипло.
Была статья про защиту от излучения краской с нанопрошками металла, если не фейк, то там наблюдали, что где краска толще там хуже защита.
Что за эффект срабатывает в данном случае?
kdnic1ster
11.04.2016 18:57Ага, и гамму, и нейтроны, и нейтрино. Всe поглощает. Особенно если пустоты наполнить свинцом, солями бария, или песком нa худой конец.
Shpiler
11.04.2016 14:30+25Что только ни придумают, чтоб силовые поля не изобретать
Zenker
12.04.2016 00:21+6Ну не стоит забывать, что при взаимодействии силового поля с лазерным оружием происходит субатомный взрыв, к тому же оно обладает способностью приманивать песчаных червей. Так что может ну его?
SunX
12.04.2016 13:09+2Как раз наоборот. Ведь именно песчаные черви источник спайса, а как же мы без него, да в дальний космос?
Frosterman
11.04.2016 15:00+9странное видео. Большую часть времени смотрим как подлетает пуля, а потом обрыв в самый интересный момент. В итоге так и не показано где же она там останавливает, насколько глубоко зашла пуля и как выглядят последствия попадания.
Cyrus
11.04.2016 15:32+1Да, то ощущение когда на ютубе можешь увидеть сотни видео с лопающимися шариками с миллионом кадров в секунду, а интересный эксперимент снимают с такой мутной раскадровкой.
ralph19801
11.04.2016 15:34+1Да ни на сколько не зашла. Судя по виду, обычная латунная пуля, ни разу не бронебойная.
www.youtube.com/watch?v=QfDoQwIAaXg
В ролике хорошо видно отличие.
ClearAirTurbulence
11.04.2016 16:59Про видео ничего не скажу. Но если порыться, можно найти статью с цифрами:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263822315000434
The ballistic tolerance of this novel composite armor system has been evaluated against the 7.62 ? 51 mm M80 and 7.62 ? 63 mm M2 armor piercing projectiles according to U.S. National Institute of Justice (NIJ) standard 0101.06. The results showed that composite metal foams absorbed approximately 60–70% of the total kinetic energy of the projectile effectively and stopped both types of projectiles with less depth of penetration and backplate deformation than that specified in the NIJ 0101.06 standard guidelines.
То есть, пули использовались бронебойные, вопрос, что в видео, остается открытым.
teecat
11.04.2016 15:29Все новое, это хорошо перепроектированное старое
Мессершмитт Bf.109 имел бронеспинку из тучки слоев дюраля, а не из цельного стального листа. Еще в войну наши обстрелом проверяли эффективность — недавно хорошая статья была
EndUser
11.04.2016 16:55Слышал краем уха, что тестовый обстрел фюзеляжа мессера браунингом выглядел примерно так: пуля проходит хвостовую часть фюзеляжа, бронеспинку, бак ниже уровня жидкости, манекен пилота, приборную доску, останавливается двигателем.
teecat
11.04.2016 17:02Там очень интересная серия статей была по результатам обстрелов наших и не наших самолетов. Очень интересно. В ном числе разбор недостатков американских машин именно по обстрелу. После этого многие статьи с критикой немцев читаются с улыбкой. Насколько помню — Техника и вооружение. Могу посмотреть, но до выходных скорее всего до архива не доберусь
EndUser
11.04.2016 17:09+1Был бы очень благодарен за адрес.
teecat
11.04.2016 17:12Адреса скорее всего не будет. Бумажные номера. Никогда не видел их непиратских версий в электронном виде
EndUser
11.04.2016 17:24Тем не менее, узнать реквизиты номеров изданий тоже полезно. Спасибо!
teecat
19.04.2016 17:41Растренин, О. В. Приказано выжить! Публиковалось в Техника и вооружение. Список статей и реквизиты:
http://catalog.orenlib.ru/cgi/irbis64r_01/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN=CKCM&P21DBN=CKCM&S21STN=1&S21REF=5&S21FMT=fullwebr&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=1&S21P03=A=&S21STR=%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BD,%20%D0%9E.%20%D0%92.
Также много публикуется в Авиации и космонавтике
Заодно:
http://www.deutscheluftwaffe.de/archiv/Dokumente/ABC/m/Messerschmitt/Diverses/Flugwerkschutzes.pdf
inoyakaigor
11.04.2016 16:37+5а крайний слой изготовлен из…
Опять это «крайний». Что такое крайний слой?
Скрытый текстТут многие возмутятся: напиши автору в личку! Но без общественного порицания неуместного употребления слова «крайний» это бессмысленноOneOfUs
11.04.2016 16:49+6ИМХО, здесь слово «крайний» вполне уместно. Потому что он с краю, потому что не средний.
Сам материал композитный пенометалл, в котором средний слой — пенометалл (поглотитель энергии из полых металлических шариков на металлической же подложке), а крайний слой изготовлен из керамики.
Накрайняк можно заменить на «внутренний» и «наружный»
Argutator
11.04.2016 18:25-1По правилам русского языка — неуместно. «Последний» — порядковое числительное (первый, второй, десятый, последний и т.д.). «Крайний» таковым не является.
Foolleren
11.04.2016 18:31+2Простите, а где тут порядковые числительные, что вы про них вспомнили?
Meklon
11.04.2016 18:39+1Мне тоже не нравится крайний в контакте слоёв. Как-то коряво. Вызывает лёгкие ассоциации с крайней плотью)
Foolleren
11.04.2016 18:46+4И на мой слух в контексте слоёв «наружный» лучше чем «крайний», но аргумент с числительными вызывает стойкое ощущение бездумной копипасты.
Barafu
12.04.2016 07:59Оно почти везде вызывает эти ассоциации. Я думаю, именно этим и обусловлено популярное злоупотребление данным словом.
Argutator
11.04.2016 18:40Вот ведь, ваша правда, совсем умотался за день :( «Преступление» додумал, видать, сам на автомате
potan
11.04.2016 17:48+1Поглощение высокоэнергетичных частиц, в том числе и ренгеновских фотонов, зависит в основном от массы материала, через который они пролетают. То есть материал с низкой плотностью практически бесполезен. Или там какой-то новый принцип — например рассеивание вместо поглощения?
JINR
13.04.2016 15:39Видимо предполагается, что для какой-то части лучей некоторые области внутренней поверхности «пены» будут под углом полного отражения, и в среднем будет происходить рассеяние, возможно, в среднем ослабляющее поток.
potan
13.04.2016 17:09На сколько я понимаю, законы преломления для частиц высоких энергий не действуют. Но начинает играть роль дифракция на кристаллической решетке.
Zenitchik
13.04.2016 19:27Угол полного отражения для них всё-таки существует. Только он чертовски острый. Погуглите зеракло для рентгеновского телескопа. Занятная штука.
sergiy2303
11.04.2016 18:56-4Это точно бронебойный 7.62. А где же вспышка которая прожигает броню? Выглядит как будто бы это простой патрон.
vanyamasnuha
11.04.2016 22:44+1Какая еще вспышка, прожигающая броню? В бронебойной пули сердечник из стали или карбида вольфрама. Это не кумулятивный снаряд. Хотя как раз таки кумулятивные снаряды такая пена должна выдерживать лучше, чем сплошная сталь такого же веса.
sergiy2303
12.04.2016 10:53-1Мой отец стрелял бронебойными 7.62 из СВД и говорил, что видна четкая встпышка в месте попадания пули.
tyomitch
12.04.2016 11:10Искра, наверное?
Если лупить стальным молотком по стальному рельсу — там тоже будут «вспышки» в месте контакта.Foolleren
12.04.2016 15:40не знаю как «у них», но «у нас» бронебойные пули, до кучи являются ещё и зажигательными, и даже тусклый след оставляют хоть и значительно слабее трассера, думаю это и имел в виду sergiy2303, другое дело что в статье говорится про бронебойную, а не бронебойно-зажигательную.
Zenitchik
12.04.2016 15:54Не знаю, как «у вас», но по номенклатуре есть бронебойные пули, есть бронебойно-зажигательные, а есть зажигательно-пристрелочные.
Бронебойные я в руках держал (и целые патроны и сами пули, как целые так и с размазанным мягким слоем). Ходят слухи, что есть ещё не бронебойные, чисто из свинца, но я такие видел только к спортивному оружию.Foolleren
12.04.2016 16:15Наступил на те же грабли что и предыдущий автор имел в виду бронебойно-зажигательные пишу бронебойные.
Безоболочечные пули для военного применения запрещены женевской конвенцией, но военные и тут отличились, например евреи в своих галилах делают такую нарезку, что пуля в воздухе стабильна, а при ударе начинает колобродить.NLO
12.04.2016 22:57НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Foolleren
12.04.2016 23:45гироскопический эффект стабилизирующий пулю зависит от «крутизны» нарезки. И почему это сферическая не колобродит? её вращение вполне вызывает отклонение от прямой.
А дело точно в скорости и длине ствола А не глубине нарезки разрезающей оболочку?
EndUser
12.04.2016 12:25+1Пехотно-охотничьи художественные описания — прекрасны:
на 70% правдивы о внешнем виде, и вряд ли объясняют явление более, чем на 0%.
Но ещё лучше пехотно-охотничьи описания из третьих рук!
Falstaff
12.04.2016 11:02Вы, кажется, путаете с кумулятивным боеприпасом. У бронебойной просто твёрдый сердечник внутри.
hungry_ewok
12.04.2016 12:571. Бронебойные пули в калибре 7.62 пробивают броню исключительно бронебойным сердечником и только им. Вспышку может давать пиротехнический состав в пуле/ если пуля еще и зажигательно-трассирующая, и к пробитию брони оно отношения не имеет от слова никак.
2. Те кто вспомнил про куммулятивные снаряды тоже сказали фигню. Кума броню не _прожигает_, в физике процесса, происходящего при ударе в броню струи на скорости N км/сек и давлением дохренапаскалей — температура участвует крайне косвенно, и на горение металла в значимых количествах там тупо нет времени. Куммулятивная струя броню «промывает», как струя воды промывает дыру в стенке из песка. Дыра при этом, да, остается зализанная, как бы «оплавленная» на вид, особенно это было выражено на первых кумах времен ВОВ, оттуда, собственно и пошла — и, на удивление, ходит до сих пор — эта легенда про «прожигание».
impetus
12.04.2016 14:171… там прикол в том, что в процессе выделяется энергия, достаточная для кратковременной вспышки каких-то кусочков/пыли с оболочки пули и с краёв отверстия… к собсвенно пробитию отношения не имеет — чисто побочный визуальный эффект. Но таки да — что-то типа вспышки при втыкании пули в броню (иногда) наблюдается.
nafikovr
12.04.2016 15:15Думаю сильно зависит от того что и обо что ударяется. Сталь, например, на наждаке искрит отлично, а с алюминием такого не наблюдается.
FINYA
12.04.2016 11:01Очень интересный материал для освоения космоса
-Легкий
-Относительно дешевый
-Прочный
-Защита от излучения(хотя если я не ошибаюсь солнечная радиация это немного другое)
ImMetatron
12.04.2016 17:18Всегда радует когда прогресс не стоит на месте. Главное теперь когда до бытового применения дойдет. Пока военные обкатывать будут как обычно.
Meklon
Графеновые аэрогели еще прикольные из новых композитов:
Ну и в целом потрясают некоторые свойства аэрогелей типа теплопроводности:
Призрачная эктоплазма, блин. В интересное время живем)
vilgeforce
Казалось бы, какая связь между аэрогелем и графеном?
NLO
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
eugenius_nsk