Ультрависокомолекулярний ваговий поліетилен, або UHMWPE, революціонізував балістичний захист.
Випадково виявлений у лабораторії в 1963 році, знадобилося 30 років, перш ніж цей вуглеводень полімер потрапив у робочий французький тактичний шолом, після чого його широко затвердили як балістичний матеріал. Сьогодні UHMWPE-композити широко використовуються в сучасних балістичних шоломах, різноманітних інших тактичних головних уборах та бронепластинах.
Надаючи "вищий балістичний захист при зменшенні ваги", UHMWPE-композити виявилися більш ефективними, ніж попередні матеріали, нинішні конкуренти та багато теоретичних замінників.
Що таке UHMWPE? Хімія ультрависокомолекулярного вагового поліетилену
Поліетилен - найпростіший вуглеводневий полімер - повторюваний ланцюг з двох атомів водню, які з'єднані з атомом вуглецю.
Маючи меншу молекулярну масу та розмір, цей матеріал використовується для виготовлення таких речей як пластикові пакети для покупок і пляшок для напоїв. Але більш важкі ланцюги та тонші волокна — добре вирівняні — складають поліетилен із надвисокою молекулярною масою, який має неймовірну міцність, стійкість до тертя та ударів.
Варіанти UHMWPE включають в себе лінійки для автомобільних частин, гідравлічні підшипники та морські решітки, де ключовим є довговічність. Проте, коли виробники йдуть далі у процесі обробки, додаючи смоли та обмежуючи структурні дефекти, UHMWPE стає достатньо міцним, щоб зупиняти набої та інші уламки, все це при порівняно невеликій вазі.
Як виготовляються листи з UHMWPE для Балістичних Шоломів
Ультрависокомолекулярний ваговий поліетилен може бути міцним, але створення сучасних балістичних шоломів з нього не є легким завданням. Листи повинні бути вирізані у форму овального шолома, що часто призводить до зморшок, які ініціюють слабкі точки або роблять матеріал непридатним для використання. І оскільки UHMWPE є дорогим, кожна втрата зусиль також є дорогоцінною.
Виробники розробили процеси, які також використовують з арамідами, щоб впоратися з цими викликами. Вони вирізають композитні листи у вигляді кілець із загостреними штирями, розташовують ці форми так, щоб утворювалить рівні шви, і зливають їх за допомогою тепла і тиску.
Але навіть ці методи створюють шви та конкретні точки на шоломі, які є слабкішими, ніж інші — верхній виступає сильніше, ніж боки, перед і зад. А кінцеві користувачі вимагають більшого захисту там, куди швидше за все потраплять снаряди.
Майбутнє сучасних балістичних та тактичних шоломів: нанотрубки з вуглевого волокна, М5 та інше
UHMWPE стала визначальним компонентом балістичних засобів захисту, часто в поєднанні з арамідами та завжди зі смолами, завдяки своїй низькій вазі та відмінній ефективності. Але що чекає нас у майбутньому для шоломів та броні?
Серед теоретичних кандидатів – волокна Zylon®, нові арамідні похідні, волокно M5 і нанотрубки з вуглецевого волокна.
Але Zylon стикається з, здавалося б, непереборними перешкодами після того, як виробники зіткнулися з відкликанням і судовими позовами через погіршення якості під час щоденного використання. Похідні арамідів не показали кращі результати ефективності, ніж UHMWPE. А M5 є більш щільним і має меншу передбачувану конкретну міцність на розтяг, Вуглецеві нанотрубки обіцяють захоплюючий потенціал, але ця обіцянка залишається поки теоретичною, оскільки технологія наноматеріалів недостатньо розвинена.
Сучасні балістичні шоломи: тестування та рівні захисту
Як кінцеві користувачі тактичних шоломів знають, що вони отримують належний захист? На щастя, враховуючи ставки, якщо це не вдасться, добре налагоджене тестування та стандарти гарантують, що головний убір відповідає заявленим показникам.
Золоті стандарти балістичного захисту випливають із контрактних випробувань та Національного інституту правосуддя (NIJ), який встановлює ключові стандарти для шоломів та броні. Оціночні критерії NIJ визначають рівні захисту, які анонсуються такими як Рівні I, II-A, II та III-A також згідно ДСТУ 1 та 2Клас
