เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์: จากเกราะสนามรบไปจนถึงการป้องกันในชีวิตประจำวัน

ซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นเซรามิกสังเคราะห์ที่ประกอบด้วยอะตอมซิลิคอนและคาร์บอนที่จัดเรียงในโครงสร้างผลึกที่ถูกผูกมัดแน่น การจัดเรียงอะตอมที่ไม่เหมือนใครนี้ให้คุณสมบัติที่น่าทึ่ง: มันเกือบจะยากเท่ากับเพชร (9.5 ในระดับ MOHS) เบากว่าเหล็กสามเท่าและสามารถทนต่ออุณหภูมิได้มากกว่า 1,600 ° C นอกจากนี้การนำความร้อนสูงและความเสถียรทางเคมีทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความเครียดสูง

การใช้งานทางทหาร: การป้องกันชีวิตในการต่อสู้

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่กองกำลังทหารได้แสวงหาวัสดุที่สมดุลการปกป้องและการเคลื่อนไหว เกราะเหล็กแบบดั้งเดิมในขณะที่มีประสิทธิภาพเพิ่มน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญให้กับยานพาหนะและบุคลากร เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์แก้ไขภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้ เมื่อใช้ในระบบชุดเกราะคอมโพสิต - มักจะเป็นวัสดุเช่นโพลีเอทิลีนหรืออลูมิเนียม - เซรามิกส์เอสเซรามิกที่รบกวนและกระจายพลังงานของกระสุนกระสุนกระสุนและชิ้นส่วนระเบิด

ยานพาหนะทหารสมัยใหม่แผ่นเกราะและเบาะเฮลิคอปเตอร์ได้รวมแผงเซรามิก Sic มากขึ้นเรื่อย ๆ ตัวอย่างเช่นหมวกกันน็อกการต่อสู้รุ่นต่อไปของกองทัพสหรัฐใช้คอมโพสิตที่ใช้ SIC เพื่อลดน้ำหนักในขณะที่ยังคงป้องกันรอบปืนไรเฟิล ในทำนองเดียวกันชุดเกราะเซรามิกน้ำหนักเบาสำหรับยานเกราะช่วยเพิ่มความคล่องตัวโดยไม่ลดทอนความปลอดภัย

การดัดแปลงพลเรือน: ความปลอดภัยนอกเหนือจากสนามรบ

คุณสมบัติเดียวกันกับที่ทำให้เซรามิก SIC มีค่าในสงครามขณะนี้ได้รับการควบคุมเพื่อการคุ้มครองพลเรือน เมื่อต้นทุนการผลิตลดลงอุตสาหกรรมกำลังใช้“ Super Ceramic” นี้ในรูปแบบที่สร้างสรรค์:

1. เกราะยานยนต์: ผู้บริหารระดับสูง, นักการทูตและยานพาหนะวีไอพีตอนนี้ใช้แผงเสริมแรงที่เสริมด้วยเซรามิก Sic สำหรับการต่อต้านกระสุน

2. การบินและอวกาศและการแข่งรถ: ทีมสูตร 1 และผู้ผลิตเครื่องบินฝังแผ่นเซรามิก Sic บาง ๆ ไว้ในส่วนประกอบที่สำคัญเพื่อป้องกันผลกระทบของเศษซากที่ความเร็วสูง

3. ความปลอดภัยของอุตสาหกรรม: คนงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย (เช่นการขุด, งานโลหะ) สึกหรออุปกรณ์ที่ทนต่อการตัดเสริมด้วยอนุภาคเซรามิก SIC

4. อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค: การใช้งานการทดลองรวมถึงกรณีสมาร์ทโฟนที่ทนทานเป็นพิเศษและปลอกทนความร้อนสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า

อย่างไรก็ตามแอปพลิเคชันพลเรือนที่แพร่หลายมากที่สุดนั้นอยู่ในแผ่นป้องกันเซรามิก ขณะนี้แผงน้ำหนักเบาเหล่านี้พบใน:

- อุปกรณ์ดับเพลิงเพื่อเบี่ยงเบนเศษซากที่ตกลงมา

- ตัวเรือนเสียงพึมพำสำหรับการป้องกันการชนกัน

- ชุดขี่มอเตอร์ไซค์พร้อมชุดเกราะป้องกันการเสียดสี

- หน้าจอความปลอดภัยสำหรับธนาคารและสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีความเสี่ยงสูง

ความท้าทายและโอกาสในอนาคต

ในขณะที่เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์เสนอข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบ แต่ความเปราะบางของพวกเขายังคงเป็นข้อ จำกัด วิศวกรกำลังพูดถึงสิ่งนี้โดยการพัฒนาวัสดุไฮบริด - ตัวอย่างเช่นการฝังเส้นใย SIC ในเมทริกซ์พอลิเมอร์ - เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่น การผลิตสารเติมแต่ง (การพิมพ์ 3 มิติ) ของส่วนประกอบ SIC ยังได้รับแรงฉุดทำให้เกิดรูปร่างที่ซับซ้อนสำหรับโซลูชันการป้องกันที่กำหนดเอง

ตั้งแต่การหยุดกระสุนไปจนถึงการปกป้องชีวิตประจำวันเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนว่านวัตกรรมทางทหารสามารถพัฒนาเป็นเครื่องมือช่วยชีวิตพลเรือนได้อย่างไร ในขณะที่การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปในไม่ช้าเราอาจเห็นชุดเกราะที่ใช้ SIC ในวัสดุก่อสร้างที่ทนแผ่นดินได้โครงสร้างพื้นฐานที่ทนไฟป่าหรือแม้แต่เทคโนโลยีที่สวมใส่ได้สำหรับกีฬาสุดขีด ในโลกที่ความต้องการความปลอดภัยเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เซรามิกที่ไม่ธรรมดานี้พร้อมที่จะตอบสนองความท้าทาย-ชั้นเบาและมีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษในแต่ละครั้ง