Металлические пены способны экранировать различные типы излучений и даже останавливать бронебойные пули

    image
    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

      +5

      Графеновые аэрогели еще прикольные из новых композитов:
      image
      image


      Ну и в целом потрясают некоторые свойства аэрогелей типа теплопроводности:
      image
      image
      Призрачная эктоплазма, блин. В интересное время живем)

      0
      Наверно самый интересный вопрос, как это делают?
        0

        Сделать газированный расплавленный металл вроде не особо трудно. Добавляем что-нибудь вроде карбонатов, которые разлагаются с выделением CO2. При охлаждении останутся пузыри. Возможно, я ошибаюсь.

          0
          Обычно водородом
            0

            А, ну да. Нам же надо металл из оксидов восстанавливать.

              +2
              А металл потом от «водородной болезни» не страдает?
              0
              Углекислота 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.
                0
                В журнале Юный Техник (№6-1999, с.1 «Авто из пены») упомянута технология вспенивания алюминия добавлением нитрида титана.
                  0
                  Только гидрида, а не нитрида.
                    0
                    Написано именно «нитрид». Хотя авторитетность издания страдает.
                  0
                  По 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.
                    –1
                    А на 3d принтере получится?
                      0
                      Только это уже будет не вспененный металл, а напечатанный.
                    0
                    Подробности 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.
                    0
                    Общался 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.
                      0
                      Это разновидность порошковой металлургии. Ну… как разновидность, отчасти так к ней и пришли.
                      0
                      Проще всего добавлять что-то вроде керамических пустотелых шариков, да тот же керамзит сгодится.
                      0
                      Интересно, 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.
                        +2
                        Александр Беляев. «Ковер-самолет»
                          0
                          Неплохое видео как раз на эту тему: https://www.youtube.com/watch?v=HfAovWHbO88
                            +2
                            Сами топите урановые ло пенопластовые подлодки в воде.
                              0
                              Лет 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…
                                0
                                Мой 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.
                              +3
                              Как пенометаллы превратились в «пенопласты» — тайна великая. Ну и возникает вопрос к «эффективности» поглощения гаммы: эффективности они считали по весу или по толщине материала?
                                0
                                Там 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?
                                  0
                                  А, на отражении и преломлении защиту строят… Интересно.
                                  0
                                  Ага, и гамму, и нейтроны, и нейтрино. Всe поглощает. Особенно если пустоты наполнить свинцом, солями бария, или песком нa худой конец.
                                  +3
                                  Интересно, а если вспенить свинец?
                                    +1
                                    Мы пенили в детстве. Лили расплав в воду.
                                    +25
                                    Что только ни придумают, чтоб силовые поля не изобретать
                                      +6
                                      Ну 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?
                                        +2
                                        Как раз наоборот. Ведь именно песчаные черви источник спайса, а как же мы без него, да в дальний космос?
                                      +9
                                      странное 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.
                                        +1
                                        Да, 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.
                                          +1
                                          Да 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.
                                            0
                                            Про 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.
                                            0
                                            Все 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
                                              0
                                              Слышал 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.
                                                0
                                                Там 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
                                                  +1
                                                  Был бы очень благодарен за адрес.
                                                    0
                                                    Адреса скорее всего не будет. Бумажные номера. Никогда не видел их непиратских версий в электронном виде
                                                      0
                                                      Тем не менее, узнать реквизиты номеров изданий тоже полезно. Спасибо!
                                                        0
                                                        Растренин, 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

                                                          0
                                                          Спасибо!
                                                          Начну искать
                                                  +2
                                                  Заметка. Покрыть самолет двигателями.
                                                +5
                                                а крайний слой изготовлен из…

                                                Опять это «крайний». Что такое крайний слой?
                                                Скрытый текст
                                                Тут многие возмутятся: напиши автору в личку! Но без общественного порицания неуместного употребления слова «крайний» это бессмысленно
                                                  +6
                                                  ИМХО, 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»
                                                    –1
                                                    По правилам русского языка — неуместно. «Последний» — порядковое числительное (первый, второй, десятый, последний и т.д.). «Крайний» таковым не является.
                                                      +2
                                                      Простите, а где тут порядковые числительные, что вы про них вспомнили?
                                                        +1

                                                        Мне тоже не нравится крайний в контакте слоёв. Как-то коряво. Вызывает лёгкие ассоциации с крайней плотью)

                                                          +4
                                                          И на мой слух в контексте слоёв «наружный» лучше чем «крайний», но аргумент с числительными вызывает стойкое ощущение бездумной копипасты.
                                                            0
                                                            Оно почти везде вызывает эти ассоциации. Я думаю, именно этим и обусловлено популярное злоупотребление данным словом.
                                                            0
                                                            Вот ведь, ваша правда, совсем умотался за день :( «Преступление» додумал, видать, сам на автомате
                                                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                        +1
                                                        > Зачем тогда в заголовок выносить что металлические пены останавливают бронебойные пули.
                                                        > Редактор Geektimes
                                                        Ответ немного очевиден.
                                                        +1
                                                        Поглощение 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?
                                                          +2
                                                          Скорее рассеивание, за счет структуры материала. Вот теперь думаю, если вспенить свинец, то эффект должен быть лучше.
                                                            –1
                                                            Рассеивание гаммы? Чудеса-а-а…
                                                            Фуфло, похоже, вся эта история.
                                                            0
                                                            Видимо 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.
                                                              0
                                                              На сколько я понимаю, законы преломления для частиц высоких энергий не действуют. Но начинает играть роль дифракция на кристаллической решетке.
                                                                0
                                                                Угол полного отражения для них всё-таки существует. Только он чертовски острый. Погуглите зеракло для рентгеновского телескопа. Занятная штука.
                                                                  0
                                                                  Статья «Рентгеновская оптика» на вики даст некоторое представление. Но я согласен с impetus насчёт гамма, там с «воздухом» ловить нечего.
                                                                  Я думаю, что это просто сгенерили, когда составляли список перспектив этого нового материала, отчитываться же всем нужно. ;)
                                                              0
                                                              Интересно, а как она микрометеориты держать будет?
                                                                –4
                                                                Это точно бронебойный 7.62. А где же вспышка которая прожигает броню? Выглядит как будто бы это простой патрон.
                                                                  +1
                                                                  Какая 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.
                                                                    –1
                                                                    Мой отец стрелял бронебойными 7.62 из СВД и говорил, что видна четкая встпышка в месте попадания пули.
                                                                      0
                                                                      Искра, наверное?

                                                                      Если лупить стальным молотком по стальному рельсу — там тоже будут «вспышки» в месте контакта.
                                                                        0
                                                                        не 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.
                                                                          0
                                                                          Не 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.
                                                                            0
                                                                            Наступил 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.
                                                                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                0
                                                                                гироскопический 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?
                                                                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                        +1
                                                                        Пехотно-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!
                                                                      0
                                                                      Вы, кажется, путаете с кумулятивным боеприпасом. У бронебойной просто твёрдый сердечник внутри.
                                                                        0
                                                                        1. 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».
                                                                          0
                                                                          1… 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.
                                                                            0
                                                                            Думаю сильно зависит от того что и обо что ударяется. Сталь, например, на наждаке искрит отлично, а с алюминием такого не наблюдается.
                                                                        0
                                                                        Очень интересный материал для освоения космоса
                                                                        -Легкий
                                                                        -Относительно дешевый
                                                                        -Прочный
                                                                        -Защита от излучения(хотя если я не ошибаюсь солнечная радиация это немного другое)
                                                                          0
                                                                          Всегда радует когда прогресс не стоит на месте. Главное теперь когда до бытового применения дойдет. Пока военные обкатывать будут как обычно.

                                                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                          Самое читаемое