Hoeveel weet u over ballistisch siliconcarbide?

We kunnen zoiets meestal zien in films: een schietpartij breekt los, kogels vliegen door de lucht, en de hoofdpersoon wordt getroffen door een kogel op zijn borst, maar zoals verwacht komt hij bij en opent zijn jasje om een onbeschadigd kogelvrij vest te tonen met een glanzende kogel die perfect is veranderd in een paddestoel door de impact. Bestaan zulke kogelvrije vesten echt in het echte leven, of alleen in films?

Kogelvrije vesten en harde pantserplaten zijn uitgegroeid tot standaarduitrusting voor de wetshandhaving en het leger. Toch heeft zachte lichaamsbescherming een laag beschermingsniveau en kan alleen de aanval van langzame kogels weerstaan; snellere kogels kunnen alleen worden tegengehouden met behulp van harde pantserplaten, die meestal in zachte vesten worden ingevoegd om extra bescherming te bieden. In vergelijking met zachte lichaamsbescherming zijn harde beschermende platen veel zwaarder, maar gewone keramische samengestelde platen voldoen allemaal aan de eisen van mensen op het gebied van gewicht, prestaties en prijs. Momenteel bestaan er vele soorten kogelvrije keramiek, waarvan siliconcarbide (SiC) altijd wordt gezien als het ideale materiaal voor het maken van kogelvrije uitrusting, dankzij zijn hoge sterkte en lager gewicht. Siliconcarbide heeft twee hoofdkristallstructuren: kubisch β-SiC en hexagonaal α-SiC. Siliconcarbide is een verbinding met sterke covalente bindingen, en de ionische binding van Si-C bedraagt slechts ongeveer 12%, wat SiC vele voordelen oplevert, zoals betere mechanische eigenschappen, grote oxidatieresistentie, goede slijtagebestendigheid en een lage wrijvingscoëfficiënt. Daarnaast heeft het ook goede thermische stabiliteit, hoge warmtesterkte, lage thermische uitbreiding, hoge thermische geleiding, grote thermische schokweerstand en chemische corrosiebestendigheid, etc. Al deze eigenschappen maken dat SiC door militaire experts uit verschillende landen wordt verkozen en een breed toepassingsgebied heeft gekregen. Toch heeft SiC ook een fatale tekortkoming - de moleculaire structuur bepaalt zijn lage taaiheid. Wanneer er een inslag plaatsvindt, kan SiC, dankzij zijn superhoogte sterkte, absoluut de enorme kinetische energie van de kogel weerstaan en de kogel onmiddellijk in stukken breken. Tijdens dit proces breekt SiC echter door de lage taaiheid of zelfs in fragmenten uiteen. Daarom kunnen SiC-platen geen herhaalde schoten weerstaan en kunnen ze alleen worden gebruikt als eenmalige platen. Volgens vele onderzoekers op het gebied van materiaalmoleculen kan de lage taaiheid van SiC theoretisch worden gecompenseerd en overwonnen door de sintervoorwaarden te controleren en keramische vezels te bereiden. Als dit wordt gerealiseerd, zal dit de toepassing van SiC in het kogelvrije gebied aanzienlijk verbeteren en het tot het meest ideale materiaal voor het maken van kogelvrije uitrusting maken.