碳化硼中添加的矽使防彈衣更耐衝擊

碳化硼中添加矽使防彈衣更耐衝擊
碳化硼是一種常用於製作防彈背心的材料，碳化硼中添加矽使防彈衣更耐衝擊
碳化硼晶體特寫圖（圖片來源：Texas A&M 工程學院）
德克薩斯 A&M 大學研究人員的研究已發表在《科學進展》上。
“在過去的 12 年裡，研究人員一直在尋找減少高速子彈撞擊碳化硼裝甲所造成的損害的方法，”該系助理教授 Kelvin Y. Xie 博士說材料科學與工程專業。. “我們的工作最終解決了這一未滿足的需求，並且朝著設計先進的防彈衣邁出了一步，該防彈衣將在戰鬥中抵禦更強大的槍支。” 彈道裝甲結構描述
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碳化硼被稱為“黑色金剛石”，其硬度僅次於立方氮化硼。與立方氫化硼不同，據說碳化硼比碳化矽等其他裝甲材料更容易批量生產，而且更硬、更輕，是防彈背心和其他裝甲物品的理想選擇。
根據德克薩斯 A&M 大學的說法，碳化硼的主要缺點是它在受到高速撞擊時會迅速分解。
“碳化硼非常擅長阻止子彈以每秒 900 米的速度行進，因此它可以有效地阻止大多數手槍子彈，”謝在一份聲明中說。“但如果超過這個臨界速度，碳化硼會突然失去彈道性能，變得不那麼有效。”
防彈盔甲
科學家們知道，高速振動會導致碳化硼發生相變，其中材料會改變其內部結構並同時呈現兩種或多種物理狀態。子彈的撞擊將碳化硼原子從系統有序的晶態轉變為無序的玻璃態。這種玻璃狀狀態削弱了子彈和碳化硼之間接觸點處的材料完整性。
謝說：“當碳化硼發生相變時，玻璃態為裂紋擴展創造了路徑。因此，任何由子彈撞擊造成的局部損傷很容易在整個材料中傳播，並造成越來越大的損傷。”
先前使用計算機模擬的工作預測，添加少量其他元素，如矽，可能會使碳化硼不那麼脆。謝和他的團隊研究了添加少量矽是否也減少了相變。