Помимо высокоэффективных-волокон, керамики, металлов и интеллектуальных материалов, в конструкциях бронежилетов также широко используются углеродное волокно, нетканое полотно из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UD-ткань) и некоторые композитные матричные материалы. Они часто служат вспомогательными или поддерживающими слоями, улучшая общие защитные характеристики и снижая вес.
1. Углеродное волокно – высоко-прочный и легкий материал амортизирующего слоя.
Хотя углеродное волокно само по себе имеет ограниченные возможности баллистической защиты, его высокий модуль упругости и низкая плотность делают его идеальным материалом для подложки или амортизирующего слоя.
Он обычно используется в композитной броне и размещается за керамическими вставками для поглощения остаточной энергии удара, предотвращения поломки задней пластины и снижения риска травмы тупым предметом.
Он также находит широкое применение в баллистических конструкциях вертолетов, танков и кораблей; например, гибридные композитные пластины из арамида и углеродного волокна могут снизить вес более чем на 30% по сравнению с традиционными стальными пластинами.
2. Однонаправленная ткань (UD Fabric) – усовершенствованная форма высокопроизводительных-волокон.
Это не новый материал, а композитная ткань, изготовленная путем однонаправленного расположения волокон сверх-полиэтилена или арамида и фиксации их смолой.
По сравнению с традиционными ткаными тканями, ткань UD демонстрирует более равномерное напряжение волокон, более высокую эффективность передачи энергии и значительно улучшенную прочность на разрыв.
При том же уровне защиты ткань UD позволяет снизить вес на 20–30 % по сравнению с традиционными арамидными тканями, что делает ее одним из самых легких и прочных мягких пуленепробиваемых материалов, доступных в настоящее время.
3. Смола и полимерная матрица – невидимый «структурный клей».
В тканях UD, композитных вставках и других конструкциях термореактивные смолы (например, эпоксидная смола) играют решающую роль в склеивании волокон и передаче напряжения.
Свойства смолы напрямую влияют на общую жесткость и способность рассеивать энергию материала. Хотя он и не обеспечивает напрямую «пуленепробиваемую» защиту, он является важным фактором, определяющим эффективность пуленепробиваемости.
4. Натуральные волокна (историческое применение) – ранние прототипы бронежилетов.
В конце 19-го века многослойный шелк-использовался для изготовления бронежилетов, способных выдерживать пули пистолета с низкой- скоростью, но они были дорогими и обеспечивали слабую защиту, и с тех пор их производство прекратилось.
Современные исследования иногда исследуют композитные материалы из паучьего шелка. Например, Университет Тренто в Италии влил графен в паутину, достигнув прочности в 3,5 раза выше, чем у натурального паучьего шелка, что продемонстрировало потенциальные возможности применения, но массовое производство еще не началось.
5. Новые композитные добавки – ключ к улучшению характеристик керамики
В процессе спекания пуленепробиваемой керамики добавляют порошки многофазных добавок (таких как Y₂O₃, AlN и т. д.) для оптимизации зернистой структуры, улучшения плотности и повышения ударопрочности.
Хотя эти микроэлементы сами по себе не образуют пуленепробиваемый слой, они имеют решающее значение для повышения защитных свойств высококачественной-керамики, такой как карбид кремния и карбид бора.
