Aplicación de materiales cerámicos en armas y equipos
I. Compuestos cerámicos en sistemas de protección blindados
En el campo de las armas y el equipo, los compuestos cerámicos se han convertido en uno de los materiales esenciales para los sistemas de protección blindados modernos gracias a sus propiedades físicas y químicas únicas. Su alta dureza, ligereza y excelente resistencia al impacto les han permitido ocupar un lugar destacado en el diseño de protección de plataformas de combate terrestres, marítimas y aéreas. En cuanto a la protección de vehículos blindados, la aplicación de compuestos cerámicos ha mejorado significativamente su capacidad de supervivencia. En comparación con el blindaje de acero tradicional, los compuestos cerámicos presentan una menor densidad, lo que puede reducir considerablemente el peso del blindaje y mejorar la movilidad del vehículo.
Por ejemplo, la armadura compuesta que utiliza cerámica de alúmina o carburo de silicio tiene una dureza de más de 9 en la escala de Mohs y puede resistir eficazmente la penetración de proyectiles perforantes y proyectiles formados explosivamente.
La resistencia a la corrosión de los materiales cerámicos les permite tener un excelente desempeño en ambientes marinos, con una vida útil de más de 20 años, mucho más larga que la de los materiales de protección metálicos tradicionales.
En el diseño de aviones militares, se utilizan compuestos de matriz cerámica para la protección del blindaje de componentes clave como el fuselaje y los bordes de ataque de las alas.
II. Componentes cerámicos resistentes a altas temperaturas en misiles y motores de cohetes
Las cerámicas de nitruro de silicio (Si₃N₄) y carburo de silicio (SiC) aún pueden mantener una resistencia a la flexión de más de 400 MPa en un entorno de alta temperatura de 1600 °C, una propiedad que las convierte en opciones ideales para los componentes de alta temperatura de los motores.
En aplicaciones de motores de misiles, los compuestos de matriz cerámica se han utilizado con éxito para fabricar álabes de rotor de turbinas y revestimientos de cámaras de combustión.
La mejora de la eficiencia propulsiva de los motores de cohetes se beneficia directamente de la aplicación de materiales cerámicos avanzados. En una serie de pruebas realizadas entre 2021 y 2023, la NASA confirmó que las boquillas cerámicas de alúmina endurecida con zirconio (ZTA) presentan una excelente resistencia al choque térmico en un entorno de gas a alta temperatura de 3000 °C, con una vida útil de 5 a 8 veces mayor que la de las boquillas metálicas tradicionales.
III. Cerámica para placas antibalas y blindaje ligero
En el campo de las placas antibalas, se ha desarrollado una línea técnica dominada por la alúmina, el carburo de silicio y el nitruro de silicio. Según los datos de las pruebas de rendimiento, las placas antibalas de cerámica presentan un rendimiento excepcional en términos de resistencia a la compresión, la tracción y el impacto, y pueden resistir eficazmente impactos de balas de diversos calibres. En comparación con los materiales metálicos tradicionales, las placas antibalas de cerámica presentan una importante ventaja en cuanto a ligereza, con una reducción de peso de entre el 30 % y el 50 %, lo que mejora significativamente la movilidad y la capacidad de combate sostenida de los soldados.
Las soluciones de blindaje ligero han evolucionado desde una protección monofuncional hacia una integración multifuncional. En los equipos militares actuales, bajo la premisa de garantizar el rendimiento de protección, el blindaje de compuestos cerámicos ha logrado reducir el peso total de los vehículos blindados entre un 15 % y un 20 %.