氣凝膠在防爆減震方面的應用是氣凝膠新材料研究中的一個重大突破,實驗表明陜西盟創(chuàng)納米新材料股份有限公司生產(chǎn)的氣凝膠波阻梯度材料板具有很好的防爆減震功能,8公斤TNT距離裝甲底部450mm,使用氣凝膠波阻梯度材料對裝甲實施防護。裝甲未穿透,焊接部位無明顯撕裂,變形量與無防護材料相比減小了14%。爆炸在車體產(chǎn)生的加速度為98g,經(jīng)過氣凝膠波阻梯度板衰減后達到30.10g,相當于加速度衰減了69.29%,而作用時間增加了1.32ms。這一實驗結果奠定了氣凝膠在防爆減震方面應用的實驗基礎。
為何這種與鋼鐵相比看似脆弱的材料卻有著防爆減震的功能,本文試圖對這一實驗結果做出定性解釋,玻璃纖維和碳纖維增強的氣凝膠波阻梯度材料屬于多孔材料, 其顯著特征在于內(nèi)部存在大量孔隙, 在沖擊波作用下材料首先被壓縮致密。泡沫材料變形一般經(jīng)歷三個階段: 彈性段、屈服段、壓實段。首先孔壁發(fā)生彈性變形, 部分沖擊能量轉變?yōu)閺椥阅? 同時氣隙被絕熱壓縮并吸收部分能量; 繼而孔壁發(fā)生塑性塌縮或脆性破碎, 將部分沖擊能量轉變?yōu)樗苄阅? 氣隙絕熱壓縮過程基本結束, 隨后被逐漸壓實直至接近密實材料。一旦多孔材料被完全致密, 沖擊波在其中的傳播行為與相應密實材料基本相同。這時氣凝膠膠體粒子高速碰撞, 膠體粒子之間的碰撞力增大, 也導致氣凝膠結構破壞。 孔壁受到的橫向張應力升高和膠體粒子之間高速碰撞共同作用, 導致氣凝膠在動態(tài)壓縮過程中出現(xiàn)“粉碎”的現(xiàn)象,表明沖擊波在多孔材料中的傳播衰減效應很大程度上取決于致密過程各階段所吸收或耗散的能量。
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