金属フォーム | 現代戦における防弾システムの研究開発

弾道とは何か材料? どこで使われていますか?
最も一般的なハードアーマーはセラミック防弾板はバッフルとして使用されますが、セラミックは衝撃で粉砕し、持続的な戦闘に必要なエネルギーを失います。ほとんどの金属プレートアーマーは、衝撃で弾丸が剥がれ落ちるという同様の問題を抱えています。これらの破片は、アーマーの着用者に傷害を与える可能性があります。着用者が顔に二次アーマーパッチを貼ることは非常に不快であり、個人、企業、または政府にとってコストの増加につながります。航空機や水陸両用車両などの軽量戦闘技術の開発、そして地上部隊の機動性向上の必要性から、防弾性能を向上させながらアーマーの重量を削減し続ける防弾材料が求められています。
防弾シールドには様々な種類とグレードがあります。これらの素材は、ガラス、車両装甲、防弾チョッキ、シールドの保護に使用されます。ラミネート加工されたプラスチックシートは、認証された密封ガラスから三次防弾材料まで、幅広い防護を提供します。防弾材料は通常硬質ですが、軟質のものもあります。ケブラー、UHMWPE、レキサン、炭素繊維複合材などの複雑なものから、以下のようなシンプルなものまであります。アルミニウム、スチール、チタン、またはその他の合金。
技術の進歩により、防弾チョッキは劇的な変化を遂げました。防弾アンダーシャツ市場は、より安全で軽量な革命を目の当たりにしています。これにより、複合金属フォーム（CMF）技術は、自動車のバンパーから膝関節置換術に至るまで、医療処置の領域を超えて、新たな戦場を切り開きました。
単一または複合発泡金属がこれにあたります。これらは中空の金属球状の構造発泡体であり、弾道装置の芯材として使用されるだけでなく、装甲鋼、セラミック、ファイバーボードといった複雑な用途の中間材料としても使用されます。この発泡体は、弾丸や砲弾の高速衝撃を遮断するだけでなく、それらを完全に粉砕します。装甲を貫通するように特別に設計された徹甲弾でさえ、この発泡体を貫通することはできません。
戦士にとって、個人用保護具における発泡金属の用途には次のようなものがあります。

• 汎用防弾ベスト
• アクティブフローテーション防弾ベスト
• パッシブフローティング防弾ベスト
• タクティカル防弾ヘルメット
• 防弾肩部および側面保護装甲セット
• バイザーと背骨保護付き
• 防弾シールド

重装甲機器やサバイバルギアでは、発泡金属は次のようなさまざまな用途に使用されます。

• 複合装甲の製造
• 車両用耐地雷ベースプレートの製造
• 軍用投下箱の製作

フォームメタルとは？ フォームメタルとは何か？その驚くべき特性とは？
発泡金属は、金属マトリックス中に三次元のメッシュ構造を形成する多孔質金属材料です。金属マトリックスには多数の気孔があるため、金属フォーム気孔の大きさ、数、均一性、連結性、密閉性は、発泡金属の特性に影響を与えます。発泡金属の特性と密接に関連するパラメータには、気孔径、総気孔率、有効気孔率、密度、比表面積などがあります。
発泡金属は、金属特性と非金属材料の特殊な物理的特性を併せ持つ新しいタイプの材料として、ますます注目を集めています。発泡金属の主な特性は以下の通りです。

• 超軽量素材（体積の75～95%が空隙）
• 非常に高い多孔性
• 高い圧縮強度と優れたエネルギー吸収特性を兼ね備えています
• 低い熱伝導率
• 高強度

発泡金属の衝撃エネルギー吸収原理
濾過、騒音低減、断熱材、触媒担体として商業的に使用されることに加えて、金属フォームエネルギー吸収の分野における複合装甲システムへの応用に有力な候補です。
防弾装置としてのフォームメタルは、中空の金属球を固体金属マトリックスに埋め込んだ軽量で高強度の発泡材料です。この材料は他の金属材料と比較して優れた機械的特性を示しています。フォームメタルのこれらの優れた特性により、準静的荷重と比較して、高弾道速度の衝撃時にエネルギーを迅速に吸収します。
市販のエネルギー吸収装置は、通常、長距離にわたって比較的一定の応力で圧縮または偏向させることで運動機械エネルギーを吸収しますが、バネと似た機能を持ちますが、跳ね返るため、エネルギー吸収装置というよりはエネルギー貯蔵装置になります。
金属フォームの多孔質構造は、独特の応力-ひずみ曲線を形成します。印加応力が押し出しプラトーを超えると、フォームはほぼ一定の応力で圧縮を開始し、約50～70%のひずみまで圧縮されます。この応力-ひずみ曲線の延長が、理想的なエネルギー吸収体の挙動を規定します。

フォームメタルはボディアーマーにどのように作用しますか?
発泡金属は弾丸の破片を捕らえ、二次的な損傷から身を守ることが証明されています。ほとんどの軍用防弾チョッキは、ケブラーのような素材を裏地として採用しています。これは通常III-A等級で、拳銃弾を単独で防ぎます。軟質防弾チョッキはエネルギーを分散させることで弾丸を防いでいます。拳銃弾の多くはライフル弾ほど鋭くないため、弾丸が皮膚を貫通しないように速度を落とすだけで十分です。発泡金属層は、防弾チョッキのショックアブソーバーとして機能し、硬質防弾チョッキでなければ防ぐことのできない高エネルギー弾丸を防いでいます。金属フォームフォームは固体部品に比べて衝突エネルギーの伝達効率がはるかに低い。衝突部位では、フォームが衝突物体に容易に追従する。この塑性変形によって局所的に機械的エネルギーが吸収される。いずれの場合も、固体部品が吸収する衝突エネルギーはごくわずかである。ソフトアーマーの背後に、トラウマパッドと呼ばれる第3層を追加する人もいる。これは非ニュートン流体とパッドの層で構成されたパッドで、着用者への銃弾の衝撃をさらに軽減する。