防弾板に使われるセラミックスですか？（一）

陶器は壊れやすいという印象があります。しかし、現代の技術加工の後、セラミックスは「変形」し、硬くて高強度の新素材となり、特に特殊な物理的特性を備えた防弾材料の分野では、セラミックスは輝きを放ち、非常に人気のある防弾材料になりました。

①セラミック材料の防弾原理

装甲保護の基本原理は、発射体のエネルギーを消費し、速度を低下させ、無害にすることです。金属材料などの従来のエンジニアリング材料のほとんどは、構造の塑性変形を通じてエネルギーを吸収しますが、セラミック材料は微小破砕プロセスを通じてエネルギーを吸収します。

防弾セラミックスのエネルギー吸収プロセスは、大きく次の 3 段階に分けられます。

(1) 初期衝撃段階: 発射体はセラミック表面に衝突し、弾頭が鈍くなり、セラミック表面上で小さくて硬い破片が粉砕されて形成される過程でエネルギーを吸収します。

(2) 侵食段階: 鈍化した発射体は断片化された領域を侵食し続け、セラミック片の連続層を形成します。

(3) 変形、亀裂、破壊の段階：最終的にはセラミックスに引張応力が発生し、粉砕が起こります。続いてバックプレートが変形し、残りのエネルギーはすべてバックプレート材料の変形によって吸収されます。発射体がセラミックに衝突する過程で、発射体とセラミックの両方が損傷します。

②防弾セラミックスの材質要件

セラミック自体は脆いため、弾丸の衝撃を受けると塑性変形ではなく破壊されます。引張荷重の作用下では、まず細孔や粒界などの不均一な領域で破壊が発生します。したがって、微視的な応力集中を最小限に抑えるために、装甲セラミックは、低気孔率 (理論密度値の最大 99%) と微細粒子構造を備えた高品質でなければなりません。

材料の特性と防弾特性への影響

炭化ケイ素セラミックは密度が比較的低く、硬度が高く、コスト効率の高い構造用セラミックであるため、中国で最も広く使用されている防弾セラミックでもあります。
炭化ホウ素セラミックスは、これらのセラミックスの中で最も密度が低く、硬度が最も高いのですが、同時に加工技術に対する要求も非常に高く、高温高圧焼結が必要となるため、コストもこれら3つのセラミックスの中で最も高くなります。