Nhôm trong suốt sẽ thay thế kính bọc thép

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Aluminium oxynitride (hoặc AlON) là một loại gốm bao gồm nhôm, oxy và nitơ. Vật liệu này trong suốt về mặt quang học (> 80%) trong dải cực tím, khả kiến và nửa sóng của quang phổ điện từ. Nó được sản xuất ở nước ngoài bởi Surmet Corporation với thương hiệu ALON. Gần đây, các nhà khoa học Nga đã phát triển một công nghệ sản xuất nhôm trong suốt, có phần khác biệt so với các chất tương tự nhập khẩu.

Mô tả

Sự phát triển của một hợp kim độc đáo đã mở ra triển vọng mới trong ngành công nghiệp quốc phòng, khoa học và xây dựng. Theo số liệu chính thức, ALON:

• mạnh gấp 4 lần kính thạch anh cường lực;
• cứng hơn sapphire 85%;
• bền hơn gần 15% so với Spinel magie aluminat.

Nhân tiện, Spinel khoáng là đối thủ cạnh tranh trực tiếp của nhôm trong suốt vàkém hơn oxynitride ở một số thông số.

ALON là loại gốm sứ trong suốt đa tinh thể cứng nhất được bán trên thị trường. Sự kết hợp của các đặc tính quang học và cơ học khiến vật liệu này trở thành ứng cử viên hàng đầu cho các sản phẩm bọc thép nhẹ, hiệu suất cao như kính chống đạn và chống nổ, các yếu tố cho hệ thống quang học hồng ngoại. Nhôm oxynitride cũng được sử dụng để sản xuất cửa sổ, cửa sổ, tấm, mái vòm, thanh, ống và các sản phẩm khác chống va đập trong suốt bằng cách sử dụng công nghệ xử lý bột gốm truyền thống.

Cơ tính

Aluminium oxynitride có hiệu suất vượt trội:

• Môđun đàn hồi: 334 GPa.
• Môđun cắt: 135 GPa.
• Tỷ lệ Poisson: 0, 24.
• Độ cứng đầu kẹp: 1800kg / mm2khi tải 0,2kg.
• Chống gãy: 2 MPa m1/2.
• Độ bền uốn: 0,38-0,7 GPa.
• Độ bền nén: 2,68 GPa.

Tính chất quang học và nhiệt học

Khi kiểm tra nhôm trong suốt, các chỉ số sau thu được:

• Nhiệt dung: 0,781 J / K.
• Độ dẫn nhiệt: 12,3 W / (m K).
• Hệ số giãn nở nhiệt: 4,7 × 10-6/ ° C.
• Phạm vi trong suốt: 200-5000 nm.

ALON cũng có khả năng chống bức xạ và tác hại từ các axit, kiềm và nước khác nhau.

Nhận

Nhôm oxynitride trong suốt được làm bằng phương pháp thiêu kết bột giống như các vật liệu gốm sứ khác. Trong khi Hải quân Hoa Kỳ đang bận rộn phát triển một loại vật liệu chống đạn mới có tên là Spinel nhân tạo, thì Surmet Corporation đã phát hành phiên bản "kính chống đạn" của riêng mình có tên ALON.

Được phát triển trong phòng thí nghiệm Raytheon, một loại bột đặc biệt được đúc và giữ ở nhiệt độ rất cao. Thành phần của hỗn hợp có thể thay đổi một chút: hàm lượng nhôm khoảng 30% đến 36%, điều này ảnh hưởng một chút đến hiệu suất (sự khác biệt chỉ là 1-2%).

Quá trình đun nóng làm cho bột nhanh chóng hóa lỏng và nguội đi, để lại các phân tử sắp xếp lỏng lẻo như thể chúng vẫn ở dạng lỏng. Chính cấu trúc tinh thể này đã mang lại cho nhôm trong suốt một mức độ bền và chống xước tương đương với sapphire.

Sản phẩm được sản xuất được xử lý nhiệt (nén chặt) ở nhiệt độ cao, sau đó mài và đánh bóng cho đến khi trong suốt. Vật liệu có thể chịu được nhiệt độ lên đến 2100 ° C trong khí trơ. Mài và đánh bóng cải thiện đáng kể khả năng chống va đập và các đặc tính cơ học khác.

Tương đương nội địa

Các nhà khoa học Nga đã tạo ra nhôm trong suốt vào năm 2017. Theo các chuyên gia từ NRNU MEPhI, công nghệ sản xuất làđược cải thiện rất nhiều. Trong sản xuất máy đầm cóc, kỹ thuật thiêu kết plasma tia lửa được sử dụng.

Không giống như các đồng nghiệp nước ngoài, các nhà phát triển trong nước không truyền phóng điện qua bộ phận gia nhiệt bên ngoài mà trực tiếp qua khuôn. Các nhà khoa học nói rằng áo giáp trong suốt trong nước có sức mạnh tương đương với zirconia khối, nhưng đồng thời có độ bền va đập cao.

So sánh áo giáp nhôm với kính chống đạn

Kính chống đạn truyền thống bao gồm nhiều lớp polycarbonate được kẹp giữa hai lớp kính. Tương tự, áo giáp nhôm trong suốt bao gồm ba lớp:

• lớp ngoài - nhôm oxynitride;
• lớp giữa - thủy tinh;
• lớp sau - lớp nền polyme.

Nhưng sự giống nhau kết thúc ở đó. Áo giáp nhôm có thể ngăn chặn các loại đạn từ vũ khí cỡ nhỏ như kính chống đạn truyền thống, nhưng nó vẫn sẽ trong suốt ngay cả khi bắn ra mà không có các vết nứt đặc trưng. Ngoài ra, độ bền của ALON còn cao hơn rất nhiều.

Áo giáp nhôm oxynitride có thể được tạo thành hầu hết mọi hình dạng. Cô ấy không sợ cát, sỏi hay bụi. Khả năng chống mài mòn vật liệu rất cao. Mặc dù có những đặc tính tuyệt vời của nhôm trong suốt nhưng vật liệu này không được sử dụng rộng rãi. Yếu tố cản trở lớn nhất là chi phí (đắt gấp 3-5 lần kính chống đạn truyền thống). ALON hiện được sử dụng chủ yếu cho ống kính của các thiết bị quan sát và cảm biến.tên lửa.