液体アーマー

液体装甲は、アメリカ陸軍研究所（ARL）を含む世界中の防衛機関や大学で研究されている素材です。 ^[1]^[2]^[3]この分野における最も初期の研究のいくつかは、 2003年にマサチューセッツ工科大学^[4]とデラウェア大学^[5]で行われました。液体装甲は当初、機動性を維持しながら、高リスクの役割を担う兵士の生存率を高める方法として提示されたと、NPRがMIT教授と米国海軍提督へのインタビューで報じました。^[6]

通常、このベストは、せん断増粘流体または磁気粘性流体の2 つの流体のいずれかに浸したケブラー繊維でできています。^{[7]これらの流体は両方とも}非ニュートン流体の挙動を示し、低圧または常圧下では液体のように、高圧または印加磁場下では固体のように動作します。せん断増粘流体は通常ポリエチレングリコールで作られ、固体部分はシリカのナノ粒子でできています。この液体はケブラーベストのすべての層に浸されています。^[8] 磁気粘性流体は、油などのキャリア流体内の磁性粒子 (通常は鉄) でできています。これらは磁場に反応して粘度が劇的に増加し、ほぼ固体のように動作します。^[9]

BAEシステムズは、ポリマー層の間に液体を入れた同様のケブラーベストを研究している。BAEは、シリカ粒子の懸濁液をベースにした研究を行っていた米国の研究会社アーマー・ホールディングスを買収した。^[10]^[11]

この目的で使用される流体は非ニュートン流体です。ダイラタントと同じせん断増粘流体(STF) は非ニュートン流体の一種です。磁気粘性流体(MRF) は別の種類の非ニュートン流体で、これもスマート流体と呼ばれる流体のクラスに属します。

テストと実験

弾道テスト

弾道テストでは、発射体が停止し、貫通力が 1.73 インチ (4.4 cm) を超えないことが要件です。2003 年に Lee が行った実験により、液体装甲の弾道特性について多くのことが明らかになりました。この実験では、標準ケブラー繊維と STF ケブラー繊維の強度の違いが示されました。STF は粘度が極端に急激に上昇することがあり、その結果、固体になったのとほぼ同じ速さで流動性のある液体に戻ることが観察されました。これらの実験により、液体装甲の弾道特性は純粋な布地よりも優れていることが視覚的に示されました。わずか 4 層の STF ケブラー繊維で、10 層の標準ケブラー繊維と同じレベルの保護が得られることがわかりました。さらに、STF ケブラー繊維では厚さと剛性がほとんどまたはまったく増加しないことも判明しました。

タワー落下衝撃試験

タワー落下刺突試験では、純粋なケブラーと STF ケブラーのサンプルで 2 つの試験が行われます。試験の結果、STF ケブラーは純粋なケブラーよりもわずかに優れた結果を示すことができました。サンプルは同様の深さを示しましたが、純粋なケブラーは糸の引き抜きと糸の広がりがより多く見られました。観察者は、STF ケブラーが純粋なケブラーよりも刺突試験に耐えることができることを発見しました。その後、スパイクインパクター刺突試験では、STF ケブラーは純粋なケブラーよりも大幅に優れた結果を示しました。一方、別のスパイクインパクター刺突試験では、STF ケブラーは織物の織り方にわずかな歪みを示しました。

準静的試験

準静的テストでは、ナイフの刃の衝撃装置は純粋なケブラーサンプルと STF ケブラーサンプルの両方を貫通しました。ただし、STF ケブラーサンプルの方が損傷領域が小さく、切断された糸の数も少なかったことが分かりました。これは、STF ケブラーサンプルの方が大幅に大きな負荷を受けたためと考えられます。これは、STF ケブラーの方が刺し傷に効率的に抵抗できたことの表れであり、その性能が視覚的に示されたため非常に明白でした。この情報は、別のテストで STF ケブラーと純粋なケブラーが非常に異なる結果を示したときにさらに明確になりました。純粋なケブラーはわずかな変位で貫通し、純粋なケブラーは貫通に効果的に抵抗できないことが示されました。一方、STF ケブラーは、最大変位 33 mm (1.3 インチ) に設定しても貫通の兆候は見られませんでした。

柔軟性テスト

液体装甲の最も注目すべき特徴は、柔軟性を保ちながら適度な保護力を提供できることです。テストは、元の位置と新しい位置の間の角度を重みで調整して、ケブラーサンプルの柔軟性を判定します。実験では、STF-ケブラーの方が鈍い力に対する保護力がより強いことが実証されました。テストでは、STF-ケブラーは柔軟性だけでなく、鈍い力に対する保護力も備えていることが示されています。

参考文献

^ 「陸軍がSOCOM向けに未来的な制服を検討」
^ 「液体装甲が『弾丸を止める』仕組み」BBCニュース、2010年7月9日。
^ 「ポーランドが液体防弾チョッキを開発中」2019年3月18日。
^ 「制御された流体充填セル状固体」。
^ 「せん断増粘流体を利用した先進的な防弾チョッキ」。
^ 「特殊部隊が軍隊を守るために『アイアンマン』のようなスーツを構想」NPR.org 2021年6月25日閲覧。
^ 「液体ボディアーマーの仕組み」 2007年2月26日。
^ ジョンソン、トニヤ。「Military.com」。Military.com 。 2015年3月5日閲覧。
^ 「アイアンマンのような兵士用ボディアーマーが開発中」ABCニュース。
^ Gill, Victoria (2010年7月9日). 「BBC」. BBCニュース. 2015年3月5日閲覧。
^ 「エコノミスト」エコノミスト2010年8月2日2015年3月5日閲覧。 {{cite magazine}}: Cite マガジンには|magazine=(ヘルプ)が必要です

外部リンク

http://paultheengineer.com/print/shearfluidpaper.pdf
「液体アーマー」：せん断増粘流体を利用した防護布

[1] 「陸軍がSOCOM向けに未来的な制服を検討」

[2] 「液体装甲が『弾丸を止める』仕組み」BBCニュース、2010年7月9日。

[3] 「ポーランドが液体防弾チョッキを開発中」2019年3月18日。

[4] 「制御された流体充填セル状固体」。

[5] 「せん断増粘流体を利用した先進的な防弾チョッキ」。

[6] 「特殊部隊が軍隊を守るために『アイアンマン』のようなスーツを構想」NPR.org 2021年6月25日閲覧。

[7] 「液体ボディアーマーの仕組み」 2007年2月26日。

[8] ジョンソン、トニヤ。「Military.com」。Military.com 。 2015年3月5日閲覧。

[9] 「アイアンマンのような兵士用ボディアーマーが開発中」ABCニュース。

[10] Gill, Victoria (2010年7月9日). 「BBC」. BBCニュース. 2015年3月5日閲覧。

[11] 「エコノミスト」エコノミスト2010年8月2日2015年3月5日閲覧。 {{cite magazine}}: Cite マガジンには|magazine=(ヘルプ)が必要です