Alumínio transparente substituirá o vidro blindado

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Oxinitreto de alumínio (ou AlON) é uma cerâmica composta de alumínio, oxigênio e nitrogênio. O material é opticamente transparente (> 80%) nas faixas ultravioleta, visível e meia onda do espectro eletromagnético. É fabricado no exterior pela Surmet Corporation sob a marca ALON. Recentemente, cientistas russos desenvolveram uma tecnologia para produzir alumínio transparente, que é um pouco diferente dos análogos importados.

Descrição

O desenvolvimento de uma liga única abriu novas perspectivas na indústria de defesa, ciência e construção. Segundo dados oficiais, ALON:

• 4 vezes mais forte que o vidro de quartzo temperado;
• 85% mais dura que a safira;
• quase 15% mais durável que o espinélio de aluminato de magnésio.

A propósito, o espinélio mineral é um concorrente direto do alumínio transparente einferior ao oxinitreto em vários parâmetros.

ALON é a cerâmica transparente policristalina mais dura disponível comercialmente. A combinação de propriedades ópticas e mecânicas torna este material um candidato líder para produtos blindados leves e de alto desempenho, como vidro à prova de bala e à prova de explosão, elementos para sistemas ópticos infravermelhos. O oxinitreto de alumínio também é usado para produzir janelas, vigias, placas, cúpulas, hastes, tubos e outros produtos transparentes resistentes a impactos, usando tecnologias tradicionais de processamento de pó cerâmico.

Propriedades mecânicas

Oxinitreto de alumínio tem excelente desempenho:

• Módulo de elasticidade: 334 GPa.
• Módulo de cisalhamento: 135 GPa.
• Relação de Poisson: 0, 24.
• Dureza Knoop: 1800kg/mm2 com carga de 0,2kg.
• Resistência à fratura: 2 MPa m1/2.
• Resistência à flexão: 0,38-0,7 GPa.
• Resistência à compressão: 2,68 GPa.

Propriedades ópticas e térmicas

Ao testar o alumínio transparente, foram obtidos os seguintes indicadores:

• Capacidade de calor: 0,781 J/K.
• Condutividade térmica: 12,3 W/(m K).
• Coeficiente de expansão térmica: 4,7×10-6/°C.
• Intervalo de transparência: 200-5000 nm.

ALON também é resistente à radiação e danos de vários ácidos, álcalis e água.

Receber

Oxinitreto de alumínio transparente é feito por sinterização em pó como outros materiais cerâmicos. Enquanto a Marinha dos EUA está ocupada desenvolvendo um novo material à prova de balas chamado espinélio artificial, a Surmet Corporation já está lançando sua própria versão de "vidro à prova de balas" chamada ALON.

Desenvolvido nos laboratórios Raytheon, um pó especial é moldado e mantido em temperaturas muito altas. A composição da mistura pode variar um pouco: o teor de alumínio é de aproximadamente 30% a 36%, o que afeta um pouco o desempenho (a diferença é de apenas 1-2%).

O processo de aquecimento faz com que o pó se liquefaça e esfrie rapidamente, deixando as moléculas frouxamente dispostas como se ainda estivessem na forma líquida. É esta estrutura de cristal que dá ao alumínio transparente um nível de resistência e resistência a riscos comparável à safira.

Os produtos manufaturados são submetidos a tratamento térmico (compactação) em temperaturas elevadas, seguido de lixamento e polimento até ficarem transparentes. O material pode suportar temperaturas de até 2100 °C em gases inertes. A retificação e o polimento melhoram significativamente a resistência ao impacto e outras propriedades mecânicas.

equivalente doméstico

Cientistas russos criaram alumínio transparente em 2017. Segundo especialistas do NRNU MEPhI, a tecnologia de produção foimuito melhorada. Na fabricação de compactos, é utilizada a técnica de sinterização por plasma-faísca.

Ao contrário dos colegas estrangeiros, os desenvolvedores domésticos não passam uma descarga elétrica através de um elemento de aquecimento externo, mas diretamente através de um molde. Os cientistas dizem que a armadura transparente doméstica é comparável em força à zircônia cúbica, mas ao mesmo tempo tem alta resistência ao impacto.

Comparação de blindagem de alumínio com vidro à prova de bala

O vidro à prova de balas tradicional consiste em várias camadas de policarbonato intercaladas entre duas camadas de vidro. Da mesma forma, a armadura de alumínio transparente consiste em três camadas:

• camada externa - oxinitreto de alumínio;
• camada intermediária - vidro;
• camada traseira - suporte de polímero.

Mas a semelhança termina aí. A armadura de alumínio pode parar as mesmas balas de armas de pequeno calibre que o vidro à prova de balas tradicional, mas ainda será transparente mesmo quando disparada sem as rachaduras características. Além disso, a força do ALON é muito maior.

A armadura de oxinitreto de alumínio pode ser feita em quase qualquer formato. Ela não tem medo de areia, cascalho ou poeira. A resistência a materiais abrasivos é muito alta. Apesar das excelentes propriedades do alumínio transparente, este material não é amplamente utilizado. O maior impedimento é o custo (3-5 vezes mais caro que o vidro à prova de balas tradicional). ALON é atualmente usado principalmente para lentes de instrumentos e sensores de observação.mísseis.