تقویت پوشش زرهی پیاده نظام با استفاده از سیلیکون!

[KᏙ¥றᏙƝ]

این روزها اکثر لباس های زره مانند که برای استفاده توسط نیروهای نظامی طراحی می شوند، ساخته شده از ترکیب شیمیایی مستحکم و در عین حال سبک کاربید بور هستند. اما اصلی ترین مشکلی که در مورد این ماده مطرح است عدم تاثیرگذاری و مقاومت مطلوب آن در برابر پرتابه هایی به شمار می رود که از سرعت بالایی برخوردار هستند.

محققان دانشگاه اِی اَند اِم تگزاس طی پژوهش های گسترده اخیر خود به این نتیجه رسیده اند که افزودن سیلیکون به کاربید بور باعث ارتقا سطح پایداری لباس های محافظ در مقابل مهماتی خواهد شد که با سرعت 3236 کیلومتر بر ساعت و یا بیشتر حرکت می کنند.

محققان دانشگاه اِی اَند اِم تگزاس به روشی دست یافته اند که می توان از طریق آن قدرت لباس های زرهی نیروهای نظامی برای متوقف ساختن گلوله های پر سرعت و دیگر پرتابه های معمول را افزایش داد. اضافه شدن سیلیکون به کاربید بور باعث تقویت قابلیت های این ترکیب شیمیایی برای دوام بیشتر در برابر پرتابه های پر سرعت خواهد شد. اما چرا کاربید بور؟ این ماده نه تنها از استحکام بالایی برخوردار است و نمی توان آن را به راحتی تخریب کرد، بلکه وزن نسبتا کمی نیز دارد. از این رو می تواند برای سربازان، نیروهای پلیس، گارد ویژه و دیگر واحدهای نظامی مصرف کننده تبدیل به گزینه ای مناسب شود. کاربید بور قادر است از فردی که لباس زرهی را بر تن دارد، در برابر انواع گلوله های شلیک شده توسط تفنگ های دستی، ساچمه های شات گان و همچنین سلاح های تهاجمی کم سرعت محافظت کند.







تنها مشکلی که متوجه کاربید بور خواهد بود، تغییر فاز ماده در اثر اصابت گلوله هایی است که با سرعت 900 متر در ثانیه و بالاتر حرکت می کنند. این دگرگونی در حالت ماده می تواند منجر به تضعیف آن شود و در ادامه قابلیت حفاظت حداکثری را از بین می برد. بخش مهندسی اِی اَند اِم تگزاس در این خصوص می گوید: تغییر فاز کاربید بور در واکنش به اصابت پرتابه های پر سرعت، بر هیچ دانشمندی پوشیده نیست. این تغییر فاز در واقع نوعی به هم ریختگی نظم ساختارهای درونی ماده است که در فرم های فیزیکی مشخص کنار یکدیگر قرار گرفته اند. درست مانند حالت مایع، جامد و یا گاز. تاثیر گلوله بر کاربید بور بدین صورت تشبیه شده است: یک شبکه کریستالی که در آن اتم ها به گونه ای کاملا منظم آرایش یافته اند، تبدیل به حالتی شیشه مانند خواهد شد که هیچ ترتیبی در جای گیری اتم هایش وجود ندارد. این آرایش نامنظم منجر به تضعیف یکپارچگی کاربید بور در محل تماس با گلوله شده و پایداری آن را به صورت قابل ملاحظه ای پایین می آورد.

طبق گفته های یکی از مهندسینی که سابقه ای طولانی در کار با کاربید بور داشته است، فاز شیشه ای همچون یک ترک و یا بزرگراه برای انتشار هرچه بیشتر ناپایداری عمل خواهد کرد. بنابراین هر آسیبی هرچند نقطه ای، می تواند سریعا به سراسر پوشش زرهی سرایت کند و منجر به از هم گسیختگی تمام ماده شود.

علاوه بر موارد مذکور باید توجه داشت که شمار زیادی از مهمات تفنگ های نظامی با سرعتی بالاتر از 3236 کیلومتر بر ساعت در حالت کوتاه برد حرکت می کنند. برای مثال گلوله 5.56 میلی متری M855 با سرعت 3415 کیلومتر بر ساعت شلیک می شود. در حالی که سرعت حرکت فشنگ در برد های طولانی تر در مدت زمان کمتری افت می کند، اما گلوله هایی مانند M855 در بردهای کوتاه قابلیت ایجاد تغییر فاز کاربید بور را خواهند داشت و بدین ترتیب فردی که لباس زرهی را بر تن دارد در معرض خطری افزایش یابنده قرار خواهد گرفت.





افزودن سیلیکون به کاربید بور می توانند تا 30 درصد تغییر فاز این ماده را کاهش دهد. این ماده در سال 2000 و همچنین اوایل دهه 2010 برای طراحی و تولید زره بدن رهگیر که به اختصار IBA گفته می شد و نوعی جلیقه ضد گلوله بود، مورد استفاده قرار گرفت. امروزه به صراحت می توان گفت که IBA نمی تواند تضمینی قطعی برای جلوگیری از اصابت گلوله ارائه دهد اما استفاده از سیلیکون در طراحی آن قادر به پوشش دهی این نقطه ضعف خواهد بود. سیلیکون یا همان سیلیسیم در زبان فرانسوی، عضوی از جدول تناوبی و در واقع یک شبه فلز است که به صورت خالص و آزاد در طبیعت به سختی یافت می شود. از سیلیسیم در صنایع مختلفی مانند پالایش فولاد، ریخته گری آلومینیوم، ساخت سرامیک های با مقاومت بالا و همچنین تهیه ساینده های مقاوم استفاده می شود.





روند تحقیقات روی لباس های زرهی سبک وزن مدت زمان زیادی است که در اختیار ارتش آمریکا قرار دارد و در بسیاری از موارد نیز به توسعه و معرفی مواد عجیب و غریب منتج شده است. از جمله این محصولات غیر معمول می توان به ابریشم عنکبوت اشاه کرد که متشکل از رشته های پروتئینی مقاوم و همینطور سبک وزن است. در ادامه این فعالیت ها گروه آزمایشگاه هایKraig Biocraft در سال 2018 اقدام به ساخت پانل های زرهی از جنس ابریشم اژدها کرد که نوعی ابریشم مهندسی ژنتیک از کرم های ابریشم محسوب می شود و می تواند نمونه ای با شباهت بالا به ابریشم عنکبوت باشد. البته همه این موارد همچنان در فاز تحقیقاتی قرار دارند و تاکنون وارد خط تولید انبوه و آماده فروش در بازارهای نظامی نشده اند.