За последние годы созданы десятки вариантов бронежилетов из самых разных материалов, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Один из них – карбид бора, также известный как «черный алмаз», названный так за свою невероятную прочность и легкость, что делает его весьма привлекательным для разработчиков бронежилетов.
Однако, как утверждает доцент кафедры материаловедения и инженерии Техасского университета Кельвин Се, «карбид бора эффективен для остановки пуль, летящих со скоростью меньше 900 м/сек, что соответствует боевым возможностям большинства пистолетов. При больших скоростях карбид бора теряет свои защитные характеристики».
При воздействии на броню из карбида бора более мощных боеприпасов возникает эффект так называемого фазового перехода, в результате которого изменяется внутренняя структура материала – аккуратно расположенные кристаллические структуры превращаются в стеклообразную рыхлую массу, в которой атомы разбросаны хаотично.
«Когда карбид бора подвергается фазовому переходу, стекловидная фаза создает условия для распространения трещин, – продолжает Се. – Таким образом, любое локальное повреждение, вызванное ударом пули, свободно распространяется по всему материалу, вызывая еще больше повреждений».
Кельвин Се и его коллеги из Техасского университета решили данную проблему, добавив в карбид бора немного кремния, который значительно повысил его ударопрочность.
Чтобы убедиться в этом, команда использовала алмазные отбойники для имитации воздействия высокоскоростной пули. После эксперимента ученые произвели оценку повреждений с помощью электронного микроскопа. Результат: даже с небольшой кремниевой добавкой обновленный материал выдержал удары гораздо более эффективно – ученые зафиксировали 30-процентное снижение фазовых переходов и, как следствие, уменьшение ущерба броне.