Эра прозрачной брони

27 апреля на сайте российского научно-популярного интернет-издания N+1 была размещена публикация о том, что научно-исследовательская лаборатория ВМС США (US Naval Research Laboratory) разработала новый материал, который отличается повышенной прочностью и прозрачностью. Как сообщается, свойства материала делают его идеальной основой для создания пуленепробиваемых стекол, бронещитов, линз специального (в том числе военного) назначения и различного рода защитных покрытий.

US Naval Research Laboratory (NRL) более десяти лет вела исследования в области перспективных материалов и сегодня предлагает новую технологию создания прозрачных бронеплит на основе шпинели – минерала, встречающегося в природе в форме кристаллов кубической формы, состоящих из смеси оксидов алюминия и магния. В зависимости от состава и количества примесей, такие кристаллы могут быть полупрозрачными или иметь цвет от красного до чёрного различной глубины оттенка. Для создания бронестекла разработчики использовали шпинели высокой степени прозрачности.

Наличие в исходном составе керамики оксида алюминия стало причиной появления в некоторых публикациях некорректных терминов «прозрачный алюминий» или «алюминиевая керамика», хотя оксид алюминия – это не металл, а природный минерал, известный под названием «глинозём» и являющийся продуктом переработки бокситов, нефелина или каолина (белой глины).

Разработчики подчёркивают, что новый материал не является стеклом, а представляет собой керамику, так как состоит из смеси, созданной из порошка шпинели, которая спекается под высоким давлением и температурах свыше 2000° по Цельсию. Точный состав смеси разработчики держат в секрете (так как материал обладает высоким коммерческим потенциалом), а статья, размещённая на сайте NRL, начинается с описания того, как новый материал может изменить рынок мобильных телефонов, предложив потребителю абсолютно прозрачные и небьющиеся смартфоны.

Доктор Джас Сангера, руководитель группы исследователей лаборатории NRL, сообщает, что новый материал гораздо жёстче, твёрже и прочнее, чем стекло. Сангера также утверждает, что прозрачная керамика, созданная его командой, «изменит правила игры» в тех отраслях, где вес изделия имеет особое значение, например в производстве беспилотных летательных аппаратов или при изготовлении пуленепробиваемых защитных масок для лица.

Уникальные свойства шпинели, которая по твёрдости лишь немного уступает алмазу, почти полностью передаются новому материалу. Исследователи сообщают, что их керамика имеет твёрдость 8 по шкале Мооса (у алмаза она равна 10). В результате, прозрачная керамика обладает высоким сопротивлением к механическим повреждениям – например, она не мутнеет вследствие долгого абразивного воздействия песчинок или крупинок соли, переносимых ветрами. Кроме того, керамика хорошо пропускает инфракрасные лучи, что вместе с устойчивостью поверхности к микроповреждениям делает её отличным материалом для защиты линз лазерного оружия и тепловизоров морского и воздушного базирования.

Прочная прозрачная керамика сослужит хорошую службу и в качестве пуленепробиваемых стёкол для бронемашин, иллюминаторов для кораблей, бронещитов для артустановок. Применяемая в NRL технология изготовления материала методом спекания под давлением позволяет придавать заготовкам почти любые формы и создавать детали сложных конфигураций (бронеколпаки для пулемётных турелей бронемашин, прозрачные кабины для вертолётов и т. д.).

Важное преимущество нового продукта состоит в том, что прозрачная керамика весит почти в два раза меньше, чем традиционное бронестекло, обладая одинаковыми параметрами прочности. Особенно экономия веса важна в авиации, где производители традиционно ведут борьбу за каждый грамм в попытке уменьшить массу деталей летательного аппарата без ущерба для его прочности и живучести. Используемые в военной авиации прозрачные многослойные композитные бронеплиты (триплекс), где листы упрочнённого стекла чередуются со слоями прозрачного пластика, обладают сравнительно большим весом. Так, квадратный метр композитного бронестекла, способного остановить бронебойную пулю калибра 7,62 х 54 мм, весит 115 кг (примерно такой же вес имеет квадратный метр прокатной стали толщиной 15 мм).