Se proteger contra fragmentos de metal quente de explosões e a tiros no peito e evitar lesões: é para para isso que os coletes à prova de balas são usados por soldados do exército dos EUA.
No entanto, a armadura também deve ser feita de material que permita mobilidade e velocidade. Foi pensando nisso, que o professor assistente de engenharia mecânica da Universidade da Carolina do Norte, Subramani Sockalingam, desenvolveu uma pesquisa com o objetivo de compreender as relações estrutura-propriedade de materiais de blindagem por meio de experimentos com um novo material compósito leve.
“O Exército queria olhar para um novo tipo de material e entender como ele responderia às cargas de impacto. Estamos sempre interessados em entender o comportamento de um novo material, que é uma das razões pelas quais queríamos nos envolver”, diz Sockalingam. As informações estão no site da universidade.
Mais letais e seguros
O desenvolvimento de coletes à prova de balas ultraleves para o Exército dos EUA tornará soldados e unidades mais letais e seguros.
Enquanto a blindagem corporal atual consiste em compostos de polímero à base de fibra de polietileno de peso molecular ultraalto (UHMWPE), os compostos à base de filme têm mostrado desempenho balístico promissor.
Eles são materiais 2D finos, relativamente novos e têm o potencial de mitigar cargas de impacto e lesões sofridas por soldados em altas taxas de tensão. “O compósito de filme é mais barato de fabricar e tem o potencial de desempenho igual ou ligeiramente melhor do que o baseado em fibra. É por isso que há interesse em entender como esses materiais responderão e falharão em cargas de impacto balístico”, diz Sockalingam.
A falta de compreensão do processamento do compósito de filme em propriedades e mecanismos durante o impacto é o maior problema para melhorar o desempenho balístico.
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E é por isso que a equipe de pesquisa de Sockalingam estuda o comportamento de cisalhamento interlaminar do compósito à base de filme em altas taxas de deformação.
Isso é essencial para obter informações sobre os mecanismos de absorção de força e energia, ao mesmo tempo em que fornece um guia para o processo de fabricação de compósitos de filme. Pesquisas anteriores mostraram que as rachaduras de cisalhamento interlaminar entre as camadas do material são um fator significativo no desempenho balístico.
“Esses [compósitos de filme] são basicamente camadas, que são construídas para fazer a estrutura. Depois, há ligação entre cada camada, portanto, seu desempenho é crucial para o desempenho geral”, diz Sockalingam.
Impacto
Atualmente, a equipe está focada no carregamento em baixa velocidade, fabricando painéis compostos e testando-os em velocidades lentas. Observar como a ligação falhou também ajudou a determinar as propriedades. O comportamento da ligação é caracterizado especificamente na direção do cisalhamento em baixas taxas de carregamento.
Com esse entendimento, a equipe está projetando e desenvolvendo uma configuração experimental para carregamento em alta velocidade.
“Como isso é para impacto balístico, o comportamento em taxas mais altas é amplamente desconhecido. Queremos que esse procedimento funcione não apenas em uma taxa lenta, mas também que possa ser adaptado a uma alta taxa de deformação e mais próximo do tipo de carga que você veria em um impacto balístico real”, diz Frank Thomas, um dos graduados de Sockalingam assistentes de pesquisa.
“Estamos trabalhando para finalizar nossa abordagem de taxa lenta e obter os dados de melhor qualidade para ter uma base sólida para os testes de alta taxa de deformação.”
*Imagem de capa: Depositphotos
