Te llevaremos a comprender por qué la cerámica se ha convertido en un nuevo material a prueba de balas.
La gente cree que la cerámica es frágil. Con una ligera caída, una porcelana antigua de incalculable valor puede romperse en pedazos al instante. Pero ¿sabías que, gracias a la tecnología moderna, la cerámica se ha transformado y, gracias a sus propiedades físicas, incluso puede servir como material antibalas, lo que le ha valido la reputación de ser un material emergente en el campo de la protección antibalas?
Imagínense esto: en el campo de batalla, una bala diminuta puede causar un daño fatal a un soldado, pero la frágil cerámica puede detener una bala a gran velocidad. ¿De dónde proviene su súbita potencia? Adentrémonos en el mundo de la cerámica antibalas para descubrirlo.
☛ Alta dureza, combinación compuesta
La cerámica antibalas pertenece a la familia de los materiales inorgánicos no metálicos. En rigor, no es el mismo tipo de material que la porcelana que usamos a diario. Al ser un tipo de cerámica especial, a diferencia de los utensilios cerámicos que se fabrican moldeando arcilla local en piezas y luego horneándolas, la cerámica antibalas requiere una serie de procesos complejos para su preparación, que incluyen la preparación de polvos, el moldeado, la sinterización a alta temperatura, etc. Son producto del rápido desarrollo de tecnologías modernas como la química, la metalurgia y la ciencia de los materiales.
La razón por la que la cerámica antibalas puede detener las balas es su extrema dureza y resistencia. Cuando una bala impacta sobre cerámica de alta resistencia y dureza, se fragmenta y provoca su rotura. Este proceso consume la mayor parte de la energía de la bala y forma un cono de daño con forma de pirámide invertida en el punto de impacto. Esta es también la morfología típica del daño de la cerámica tras el impacto de una bala.
Para mejorar la resistencia de la cerámica a múltiples impactos, se suele recubrir el panel cerámico con fibras de alta resistencia para evitar la propagación de grietas causadas por impactos de bala. La combinación de cerámica de alta resistencia y dureza con un soporte rígido constituye la estructura básica del blindaje compuesto cerámico moderno.
☛ Bautizado por la guerra, un escudo de vida
En la década de 1960, los helicópteros militares estadounidenses y sus tripulaciones en las selvas vietnamitas eran frecuentemente atacados y heridos por armas ligeras terrestres. Para reducir los daños en combate al equipo y las bajas entre la tripulación, en 1962, una empresa aeroespacial estadounidense desarrolló el primer blindaje compuesto con un frente de cerámica dura. Pegaba bloques de cerámica de alúmina a una resistente placa posterior de aluminio de unos 6 milímetros de espesor para resistir el fuego de balas perforantes de 7,62 milímetros. Fue durante este período que el ejército estadounidense fue pionero en la aplicación militar a gran escala de la cerámica antibalas.
Para mejorar las capacidades de protección, los científicos idearon la idea de fabricar cerámica antibalas en placas de inserción para usarlas junto con armaduras corporales blandas, similares a los espejos protectores del corazón de las armaduras antiguas. De esta manera, se puede mejorar significativamente la protección de las áreas centrales del cuerpo humano, teniendo en cuenta también la movilidad del usuario. Inicialmente, se unían pequeñas piezas de cerámica para formar las placas de inserción. Con el avance de la tecnología, las personas han adoptado cada vez más piezas enteras de cerámica para eliminar los puntos débiles causados por los espacios entre las pequeñas piezas de cerámica. Algunas incluso se hacen en superficies curvas para adaptarse al cuerpo humano. Este es también el estilo básico de las placas de inserción antibalas actuales. En la actualidad, la tecnología de preparación de la cerámica antibalas ha madurado cada vez más, convirtiéndose en un escudo de vida para proteger a los soldados.
☛ La tecnología empodera y se realizan más mejoras
Tras décadas de desarrollo, actualmente se utilizan ampliamente numerosos tipos de cerámicas antibalas, como el óxido de aluminio, el carburo de silicio, el carburo de boro, el nitruro de silicio y el boruro de titanio, entre otros. Entre ellos, los más comunes son el óxido de aluminio, el carburo de silicio y el carburo de boro. Con la modernización de los sistemas de armas, las cerámicas monofásicas tradicionales ya no satisfacen las necesidades militares reales, especialmente a medida que los requisitos de equipos antibalas son cada vez mayores. Por lo tanto, la cerámica antibalas ha comenzado a desarrollarse en las áreas de diversificación, composición y funcionalización.
Cerámica con gradación funcional. Gracias al diseño de microcomponentes, el rendimiento de la cerámica experimenta cambios regulares y continuos. Por ejemplo, en sistemas compuestos de metal y cerámica, como el boruro de titanio con titanio metálico, así como el óxido de aluminio, el carburo de silicio, el carburo de boro y el nitruro de silicio con aluminio metálico, se produce un cambio estructural en el espesor, lo que garantiza que la cerámica antibalas pase de una alta dureza en la superficie frontal a una alta tenacidad en la superficie posterior. De esta manera, no solo cumple con los requisitos de resistencia a balas del blindaje, sino que también mejora su capacidad de resistir múltiples impactos de bala, lo que representa una ventaja significativa en la protección contra proyectiles perforantes de pequeño y mediano calibre.
Cerámicas compuestas nanoestructuradas. A partir de cerámicas monofásicas, se añaden partículas dispersas submicrónicas o nanométricas para formar cerámicas compuestas. Por ejemplo, el carburo de silicio-nitruro de silicio-alúmina, el carburo de boro-carburo de silicio, etc., pueden mejorar la dureza, la tenacidad y la resistencia de la cerámica dentro de un rango determinado. Se informa que países extranjeros están explorando procesos de sinterización que unen polvos nanométricos, lo que puede reducir el tamaño del grano cerámico a varias decenas de nanómetros, mejorando así la dureza y la resistencia del material. Esta es una importante línea de desarrollo para las armaduras cerámicas avanzadas en el futuro.
Cerámica transparente. Representada por óxido de aluminio monocristalino (zafiro), oxinitruro de aluminio y espinela de aluminato de magnesio, la cerámica transparente posee alta resistencia y dureza, además de excelentes propiedades ópticas. Por lo tanto, puede reemplazar al vidrio antibalas y se utiliza en equipos militares como máscaras antibalas individuales, ventanas de detección de misiles, ventanas de observación de vehículos y periscopios submarinos. Dado que permite fabricar componentes transparentes de gran tamaño y formas complejas a bajo costo, muchas potencias militares la han considerado uno de los materiales transparentes fotofuncionales clave para el desarrollo del siglo XXI.
Actualmente, la cerámica se utiliza ampliamente tanto en el ámbito militar como en la tecnología civil. Es previsible que la antigua historia de las lanzas y los escudos siga protagonizando emocionantes enfrentamientos entre fuertes oponentes en los campos de batalla del futuro.