सैन्य युद्ध में उन्नत तकनीक के उपयोग के साथ, कर्मियों और संपत्ति के नुकसान की स्थिति अधिक से अधिक जटिल होती जा रही है। इसलिए, बुलेटप्रूफ सामग्रियों का गहन शोध और अनुप्रयोग भी किया जाना चाहिए। सिरेमिक कवच और फाइबर-प्रबलित मिश्रित सामग्री महत्वपूर्ण अनुसंधान और अनुप्रयोग दिशाएँ हैं। नई मिश्रित बुलेटप्रूफ सिरेमिक प्लेट और अरामिड बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्रियों का अवलोकन दिया गया है, नई मिश्रित बुलेटप्रूफ सिरेमिक प्लेट और पारंपरिक बुलेटप्रूफ प्लेट के बीच तुलना की गई है, और इसकी विशेषताओं और कुछ समस्याओं का विश्लेषण किया गया है जो अभी भी वर्तमान शोध और अनुप्रयोग में मौजूद हैं; अरामिड बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्री के बुलेटप्रूफ तंत्र का विश्लेषण किया गया है। विस्तार से वर्णन करें और अरामिड बैलिस्टिक मिश्रित सामग्रियों के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले मुख्य कारकों को इंगित करें।
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नई मिश्रित सिरेमिक बुलेटप्रूफ प्लेट
सिरेमिक कवच पर शोध बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्री के विकास और अनुप्रयोग का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। सिरेमिक कवच का बैलिस्टिक सुरक्षा प्रभाव साधारण कवच स्टील से बेहतर है। वर्तमान में, निष्क्रिय कवच और प्रतिक्रियाशील कवच सबसे व्यापक रूप से शोधित और लागू किए गए हैं। बुलेटप्रूफ तंत्र के संदर्भ में, प्रतिक्रियाशील कवच में कवच सामग्री गोली से उत्तेजित होने के बाद गतिज ऊर्जा उत्पन्न करेगी, और गतिज ऊर्जा गोली पर प्रतिक्रिया करती है, जबकि निष्क्रिय कवच अपनी विशेषताओं के माध्यम से गोली के प्रभाव का विरोध करता है। आज, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और अन्य देशों ने बेहतर वजन दक्षता के साथ कवच प्रणाली विकसित करने के लिए सिरेमिक और मिश्रित सामग्री का उपयोग किया है, और सिरेमिक पैनल कवच विकसित किया है, जिसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।
1.1 बुलेटप्रूफ तंत्र
जब कोई गोली उच्च गति से मिश्रित सिरेमिक बुलेटप्रूफ प्लेट से टकराती है, तो क्रिया बल और प्रतिक्रिया बल के सिद्धांत का उपयोग करके इसे उच्च गति से बुलेटप्रूफ प्लेट में प्रवेश कराया जाता है और फिर अंदर विपरीत बल के साथ उच्च गति से बाहर उछलता है, जिससे सतह पर लगभग गोलाकार गोली का छेद बन जाता है। यह समग्र मिश्रित बुलेटप्रूफ प्लेट को घातक क्षति पहुँचाए बिना केवल बुलेटप्रूफ प्लेट की सतह को नष्ट करने के उद्देश्य को प्राप्त करता है, जिससे बुलेटप्रूफिंग प्राप्त होती है।
1.2 नए मिश्रित सिरेमिक बुलेटप्रूफ प्लेटों के प्रदर्शन पैरामीटर
सिरेमिक सामग्रियों की मुख्य विशेषताएं तालिका 1 में दर्शाई गई हैं।
सिरेमिक सामग्री में कई वातावरणों में उच्च विशिष्ट कठोरता, उच्च विशिष्ट शक्ति और रासायनिक निष्क्रियता होती है। साथ ही, धातुओं की तुलना में उनका कम घनत्व, उच्च कठोरता और उच्च संपीड़न शक्ति उन्हें अधिक व्यापक रूप से उपयोग करती है। उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम में उच्च घनत्व, कम कठोरता और फ्रैक्चर कठोरता होती है, इसलिए इसका लोचदार प्रतिरोध कम होता है; सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक की संरचना इसे उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय चालकता और अन्य गुण प्रदान करती है; टाइटेनियम डाइबोराइड में उच्च लोचदार मापांक होता है; बोरॉन कार्बाइड में उच्च गलनांक, उत्कृष्ट कठोरता और यांत्रिक गुण होते हैं, और इसका घनत्व कई सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली सिरेमिक सामग्रियों में सबसे कम होता है। इसके अलावा, लोचदार मापांक उच्च होता है, जो इसे सैन्य कवच के लिए एक आदर्श विकल्प बनाता है। और अंतरिक्ष क्षेत्र में सामग्रियों का एक अच्छा विकल्प है।
मिश्रित सामग्रियों की मुख्य विशेषताएं तालिका 2 में दर्शाई गई हैं।
एक निश्चित मापांक होने के अलावा, बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्रियों में अच्छा बढ़ाव, फ्रैक्चर कठोरता, उच्च विशिष्ट शक्ति भी होनी चाहिए और तनाव दरों के तहत अच्छा प्रदर्शन बनाए रखने में सक्षम होना चाहिए। ई-ग्लास में उच्च तन्य शक्ति होती है लेकिन कठोरता खराब होती है, जबकि केवलर सामग्री में कम घनत्व, उच्च शक्ति, अच्छी कठोरता, उच्च तापमान प्रतिरोध होता है, और इसे संसाधित करना और बनाना आसान होता है। बोरॉन में कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति और उच्च लोचदार मापांक की विशेषताएं होती हैं।
1.3 नई मिश्रित सिरेमिक बुलेटप्रूफ प्लेट सामग्री की विशेषताएं
नए मिश्रित सिरेमिक बुलेटप्रूफ़ पैनल में पारंपरिक बुलेटप्रूफ़ पैनल की तुलना में अतुलनीय लाभ हैं। विशिष्ट तुलना के लिए तालिका 3 देखें।
(1) कई गोलियों के वार को झेल सकता है.यह सामग्री एक ही सतह पर एक ही समय में कई गोलियों के लगातार प्रभाव को झेल सकती है, बिना पूरी सतह को तोड़े। यह सतह पर केवल लगभग गोलाकार गोली के छेद बनाएगी, जिससे सामग्री के अन्य भागों के बुलेटप्रूफ प्रभाव पर कोई असर नहीं पड़ेगा।
(2) इसमें अच्छी संरचनात्मक डिजाइन क्षमता है.कम्पोजिट सिरेमिक प्लेटें संगत कोणों पर झुकने वाली विकृति पैदा कर सकती हैं, और विकृति के बाद अपने मूल आकार में वापस आ सकती हैं। उन्हें समतल, घुमावदार और झुकी हुई सतहों जैसे विभिन्न आकारों में कम्पोजिट सिरेमिक बुलेटप्रूफ सामग्रियों में डिज़ाइन किया जा सकता है।
(3) मरम्मत और पुन: उपयोग किया जा सकता है.गोली लगने के बाद, सतह पर बने गोलाकार गोली के छेदों को सिरेमिक बुलेटप्रूफ बॉडी से भरा जा सकता है और मूल सामग्री के प्रदर्शन को पुनः प्राप्त करने के लिए बुलेटप्रूफ गोंद के साथ पुनः संयोजित किया जा सकता है।
(4) उपयोग में उच्च विश्वसनीयता.यह सामग्री उच्च प्रदर्शन वाले सिरेमिक प्लेटों, यूएचडब्लूएमपीई प्लेटों और टीसी4 प्लेटों के बैलिस्टिक गुणों का व्यापक रूप से उपयोग करती है, जिससे बैलिस्टिक प्रतिरोध एकल सामग्रियों की तुलना में बेहतर होता है, और पिस्तौल और संबंधित छोटे और मध्यम-कैलिबर मर्मज्ञ बमों की विभिन्न विशिष्टताओं को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध कर सकता है।
(5) प्रौद्योगिकी में उच्च परिपक्वता और मजबूत डिजाइन क्षमता है।इस सामग्री की उत्पादन प्रक्रिया पहले से ही काफी परिपक्व है और इसे विभिन्न बुलेटप्रूफ आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए वास्तविक जरूरतों के अनुसार डिजाइन किया जा सकता है।
1.4 वर्तमान बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्रियों की समस्याएं
चूंकि बुलेटप्रूफ़ कम्पोजिट सामग्री विभिन्न प्रकार की सामग्रियों से बनी होती है, इसलिए कम्पोजिट सामग्रियों की असमानता, विषमता, जटिल संघटनात्मक संबंध, जटिल विफलता तंत्र और जटिल शक्ति मानदंड कम्पोजिट सामग्रियों और उनकी संरचनाओं के मुख्य यांत्रिकी हैं। विशेषताओं, जिससे कम्पोजिट सामग्रियों, उनकी संरचनाओं और सुरक्षा तंत्रों के विश्लेषण, गणना, परीक्षण और डिजाइन की जटिलता और कठिनाई बढ़ जाती है। अब तक, बुलेटप्रूफ़ कम्पोजिट सामग्रियों में अभी भी निम्नलिखित समस्याएं हैं।
(1) अपर्याप्त ऊर्जा अवशोषण.उपयोग के दौरान बुलेटप्रूफ सामग्रियों की अवशोषित न होने वाली ऊर्जा कर्मियों और संपत्ति को नुकसान पहुंचाएगी, और हथियारों के उन्नयन के साथ हथियारों की विनाशकारी शक्ति भी बढ़ेगी। इसलिए, भविष्य के अनुसंधान और अनुप्रयोग को इस पहलू में बुलेटप्रूफ प्रदर्शन और सामग्रियों की सुरक्षा में सुधार करने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए।
(2) वजन पर्याप्त हल्का नहीं है.बुलेटप्रूफ़ कंपोजिट सामग्रियों का वजन इस बात में एक महत्वपूर्ण कारक है कि उन्हें बढ़ावा दिया जा सकता है या नहीं और उनका उपयोग किया जा सकता है या नहीं। इसलिए, बुलेटप्रूफ़ कंपोजिट सामग्रियों का वजन जितना संभव हो उतना कम किया जाना चाहिए, जबकि अच्छा बुलेटप्रूफ़ प्रतिरोध सुनिश्चित किया जाना चाहिए।
(3) विरोधाभासों को मजबूत और कठोर बनाना।खास तौर पर बुलेटप्रूफ सिरेमिक कंपोजिट सामग्रियों के लिए, इस विरोधाभास को दूर करना अक्सर मुश्किल होता है। बैलिस्टिक-प्रूफ कंपोजिट सामग्रियों में कुछ सख्त सामग्री जोड़ने से सामग्री की ताकत कम हो सकती है। हालांकि, अगर सामग्री की ताकत बढ़ाई जाती है, तो सामग्री की कठोरता कम हो सकती है। इसलिए, बैलिस्टिक-प्रूफ सामग्री की सबसे उपयुक्त ताकत और कठोरता का पता लगाने के लिए कई परीक्षणों की आवश्यकता होती है।
(4) भौतिक, रासायनिक, यांत्रिक और अन्य भौतिक विशेषताओं सहित मिश्रित सामग्रियों की अनुकूलता के संबंध में, मिश्रित सामग्री बेहतर सुरक्षा प्रदान करने के लिए विभिन्न विशेषताओं को एकीकृत कर सकती है।
इसके अलावा, इंटरफ़ेस और मूल्य जैसे मुद्दे भी हैं, जो पूरी तरह से हल नहीं हुए हैं।
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अरामिड बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्री
2.1 बुलेटप्रूफ तंत्र
जब फाइबर बुलेटप्रूफ सामग्री प्रभाव ऊर्जा के अधीन होती है, तो यह खिंच जाएगी और विकृत हो जाएगी। फाइबर द्वारा अवशोषित ऊर्जा इसके विरूपण के लिए आवश्यक कार्य बन जाएगी। इसके तन्य विरूपण और फ्रैक्चर के लिए आवश्यक कार्य फ्रैक्चर ऊर्जा है, जिसे फ्रैक्चर का कार्य भी कहा जाता है। फाइबर की फ्रैक्चर ऊर्जा तन्य विरूपण फ्रैक्चर में भाग लेने वाले फाइबर की संख्या से संबंधित है। फाइबर के एंटी-बैलिस्टिक गुणों को मापने वाला पैरामीटर फाइबर की ऊर्जा अवशोषण दर (फाइबर के प्रति इकाई द्रव्यमान में टूटने वाली ऊर्जा) है।
जब फाइबर बुलेटप्रूफ सामग्री किसी बाहरी प्रभाव से प्रभावित होती है, तो प्रभाव से उत्पन्न अनुदैर्ध्य तनाव फाइबर सामग्री में सभी दिशाओं में तेजी से फैल जाएगा, जिससे एक "शॉक वेव" (यानी, ध्वनि तरंग) बन जाएगी। फाइबर बुलेटप्रूफ सामग्रियों में ध्वनि की गति ऊर्जा के तात्कालिक प्रसार को प्रभावित करेगी, जो ऊर्जा अवशोषण में शामिल फाइबर की मात्रा निर्धारित करती है, जिससे सामग्री के बुलेटप्रूफ प्रभाव पर असर पड़ता है। इसलिए, फाइबर में ध्वनि की गति एक और महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो फाइबर के बैलिस्टिक प्रदर्शन को प्रभावित करता है।
बुलेटप्रूफ सामग्रियों में फाइबर के आकार में सीधे और घुमावदार शामिल हैं। यदि सामग्री के फाइबर का आकार सीधा है, तो ऊर्जा बिना परावर्तन के फाइबर की अक्षीय दिशा के साथ प्रसारित होगी, और इसलिए ऊर्जा दूर और तेजी से फैल जाएगी; यदि फाइबर का आकार घुमावदार है, या फाइबर में दरारें हैं, तो फाइबर में झुकने वाले बिंदु या टूटने से ऊर्जा का हिस्सा प्रतिबिंबित होगा, तात्कालिक प्रसार सीमा को कम करना, और सामग्री का बुलेटप्रूफ प्रभाव भी कम हो जाएगा। यह देखा जा सकता है कि फाइबर दो आयामी दो आयामी कपड़े का बुलेटप्रूफ प्रभाव सादे बुने हुए कपड़े की तुलना में बेहतर होगा।
ऊर्जा का स्थानांतरण अक्सर एक ही परत के भीतर या परतों के बीच तंतुओं के बीच संपर्क के साथ होता है। प्रभाव ऊर्जा के संचरण के दौरान, सभी सामग्रियों के इंटरफेस के भीतर ऊर्जा प्रतिबिंब होता है, और स्थितियाँ विविध और जटिल होती हैं। इसलिए, प्रभाव ऊर्जा का सबसे प्रभावी प्रसार पथ फाइबर अक्ष के साथ प्रसार है।
2.2 अरामिड बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्रियों के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक
बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्रियों का प्रदर्शन मुख्य रूप से मैट्रिक्स सामग्री के मापांक और सामग्री, फाइबर सामग्री के गुणों, फाइबर की बुनाई विधि और प्रक्रिया से प्रभावित होता है।
2.2.1 मिश्रित सामग्रियों के बैलिस्टिक गुणों पर मैट्रिक्स रेजिन मापांक का प्रभाव
क्योंकि कम मापांक मैट्रिक्स रेजिन में अच्छे अवमंदन गुण होते हैं और यह ऊर्जा अवशोषण के लिए अनुकूल है, कम मापांक मैट्रिक्स रेजिन से बने लेमिनेट में उच्च मापांक मैट्रिक्स रेजिन की तुलना में बेहतर बुलेटप्रूफ प्रभाव होता है।
2.2.2 मिश्रित सामग्रियों के बैलिस्टिक गुणों पर मैट्रिक्स रेजिन सामग्री का प्रभाव
मैट्रिक्स राल सामग्री का समग्र सामग्रियों के बैलिस्टिक गुणों पर बहुत महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। समग्र सामग्रियों में फाइबर वॉल्यूम सामग्री बढ़ाने से बैलिस्टिक गुणों में सुधार होगा, लेकिन अगर फाइबर वॉल्यूम सामग्री बहुत अधिक है, तो बैलिस्टिक गुण कम हो जाएंगे। क्योंकि समग्र सामग्री में मैट्रिक्स राल संरचनात्मक इकाई में तनाव संचारित कर सकता है, लेकिन अगर फाइबर वॉल्यूम सामग्री बहुत अधिक है, तो समग्र सामग्री में मैट्रिक्स सामग्री बहुत छोटी होगी, जिसके परिणामस्वरूप राल और फाइबर के बीच और फाइबर और फाइबर के बीच संबंध प्रदर्शन में कमी आएगी, इस प्रकार टुकड़े टुकड़े की अखंडता को प्रभावित करते हुए, समग्र सामग्री के लोचदार गुणों में भी कमी आएगी। फाइबर वॉल्यूम सामग्री कपड़े में फाइबर वॉल्यूम के प्रतिशत को कपड़े की पूरी मात्रा में संदर्भित करती है, जिसे क्षेत्र घनत्व में परिवर्तित किया जा सकता है। बुलेटप्रूफ पैनलों की वास्तविक प्रयोज्यता को मापने में क्षेत्र घनत्व एक महत्वपूर्ण कारक है। यदि यह सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, तो क्षेत्र घनत्व डिजाइन और आवेदन के दौरान जितना संभव हो उतना छोटा होना चाहिए, ताकि लागत और वजन को बहुत कम किया जा सके।
2.2.3 लैमिनेट बैलिस्टिक प्रदर्शन पर लैमिनेट क्षेत्र घनत्व का प्रभाव
जब प्रक्षेपास्त्र लैमिनेट में प्रवेश करते हैं तो फाइबर के फिसलने की प्रवृत्ति होगी, और कुछ फाइबर प्रक्षेपास्त्र प्रवेश को कम करने में सक्षम नहीं होंगे। यदि क्षेत्रीय घनत्व बढ़ता है, तो लैमिनेट की अवशोषित ऊर्जा बढ़ जाएगी, यह दर्शाता है कि क्षेत्रीय घनत्व में वृद्धि के साथ इसका बैलिस्टिक प्रतिरोध बढ़ता है। ताना-रहित लैमिनेट का बैलिस्टिक प्रदर्शन सादे बुनाई वाले लैमिनेट की तुलना में बेहतर है।
2.2.4 लेमिनेट के बैलिस्टिक गुणों पर फाइबर फैब्रिक संरचना का प्रभाव
साटन और सादे बुनाई वाले कपड़ों की तुलना में, दो-आयामी दो-आयामी कपड़ों में प्रसंस्करण की सबसे कम डिग्री होती है और फाइबर की ताकत का सबसे छोटा नुकसान होता है। कपड़े के रेशों को सीधी रेखाओं में समानांतर रूप से व्यवस्थित किया जाएगा, जिसमें सबसे बड़ी ताकत प्रतिधारण मूल्य होगा। चूंकि तंतुओं के बीच कोई सीधा ओवरलैपिंग पॉइंट नहीं हैं, इसलिए सिकुड़न दर मूल रूप से शून्य है, जो प्रभावी रूप से तनाव तरंगों के प्रतिबिंब को कम करता है और प्रोजेक्टाइल के प्रभाव के समय स्थानीय बिंदुओं पर तनाव एकाग्रता से बचता है। इसलिए, दो-आयामी दो-आयामी कपड़े की टूटना अवशोषण ऊर्जा अधिक है। क्योंकि दो-आयामी दो-आयामी कपड़े की कपड़े की संरचना ढीली है, यह ऊर्जा अवशोषण के लिए अनुकूल है, जिससे यह सबसे अच्छा बुलेटप्रूफ प्रदर्शन है।
2.2.5 लेमिनेट के बैलिस्टिक गुणों पर कपड़े की परतों की संख्या का प्रभाव
कम सतह घनत्व वाले कपड़ों में बेहतर बैलिस्टिक गुण होते हैं। मिश्रित सामग्रियों का बैलिस्टिक प्रतिरोध सामग्री में फाइबर के लिए उपयोग किए जाने वाले लट वाले धागे, कपड़े की बुनाई, प्रत्येक परत में परतों की संख्या और फाइबर की व्यवस्था द्वारा निर्धारित किया जाता है। किसी दिए गए वजन के तहत, ब्रैड जितना पतला और सख्त होगा और सामग्री में जितनी अधिक परतें होंगी, सामग्री के बैलिस्टिक गुण उतने ही बेहतर होंगे। जब बैलिस्टिक सामग्री का सतह घनत्व स्थिर होता है, तो अधिक परतों और छोटे एकल-सतह घनत्व वाले कपड़ों पर विचार किया जाना चाहिए। साथ ही, फाइबर के प्रदर्शन में सुधार करने से सामग्री के बैलिस्टिक प्रतिरोध में भी सुधार होगा।
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अनुप्रयोग और विकास रुझान
उन्नत बैलिस्टिक-प्रतिरोधी मिश्रित सामग्रियों में उच्च विशिष्ट शक्ति, विशिष्ट मापांक, डिज़ाइन और बहुमुखी प्रतिभा होती है, और कई सैन्य अनुप्रयोगों में अपरिहार्य हैं। वे व्यक्तिगत सुरक्षा और उन्नत हथियारों और आयुधों के लिए डिज़ाइन और प्रमुख प्रौद्योगिकियों में बुनियादी कारक हैं। इसलिए, किसी संगठन के लिए, यदि वह इस शोध और अनुप्रयोग क्षेत्र में प्रवेश कर सकता है और एक निश्चित प्रकार के उत्पाद का योग्य आपूर्तिकर्ता बन सकता है, तो यह सामाजिक और आर्थिक दोनों लाभों के संदर्भ में बहुत रणनीतिक महत्व का होगा।
समग्र सामग्रियों का प्रदर्शन अच्छा होता है क्योंकि वे सुदृढीकरण सामग्री और मैट्रिसेस के संबंधित लाभों को मिलाते हैं। वे सबसे तेजी से बढ़ने वाली और सबसे आशाजनक बुलेटप्रूफ सामग्री भी हैं। बुलेटप्रूफ सामग्री धीरे-धीरे विविधीकरण और मिश्रित रूप में विकसित हो रही है, और अधिक जटिल सुरक्षा समस्याओं से निपटने के लिए उच्च कठोरता और उच्च क्रूरता वाली विभिन्न नई बुलेटप्रूफ सामग्रियां सामने आई हैं। हल्के और कुशल कवच प्रणालियों के विकास के साथ, बुलेटप्रूफ सिरेमिक और फाइबर-प्रबलित बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्रियों के फायदे तेजी से प्रमुख हो गए हैं। नए मिश्रित सिरेमिक बुलेटप्रूफ पैनलों में पारंपरिक बुलेटप्रूफ पैनलों के साथ अतुलनीय फायदे हैं, लेकिन मौजूदा समस्याओं को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है, इसलिए हम बुलेटप्रूफ मिश्रित सामग्रियों में मौजूद समस्याओं को हल करने के लिए, सामग्री गुणों का निरंतर अनुकूलन वर्तमान शोध फोकस है।
