Повышение несущей способности мягких бронематериалов за счет создания нанокомпозиций на уровне молекулярной структуры моноволокна
А.Г. Полушин, В.В. Селиванов, С.М. Шибанов (МГТУ имени Н.Э. Баумана)
Актуальной задачей для повышения баллистической стойкости (несущей способности) мягких бронематериалов является увеличение уровня поперечной прочности полимерных моноволокон.
Одним из путей получения эффекта поперечной прочности на уровне макроструктуры материала при локальном ударе является предварительная пропитка волоконно-дисперсной структуры так называемыми составами STF с нанонаполнителем. Важнейшим преимуществом такого подхода является реализация в макроструктуре материала свойства «прогрессирующей» сдвиговой прочности. При этом однако снижается в динамике проявление свойств продольной прочности, обеспечивающей ударно-диссипативную функцию моноволокон вследствие влияния на них дополнительной инерционной нагрузки.
Основным недостатком использования пропитки STF является проблематика сохранения стабильности свойств в изделиях СИБ в реальных условиях их хранения и эксплуатации в пределах существующих на сегодняшний день гарантийных сроков годности. А так же из-за необходимости использования значительных массивов наносодержащей среды и как следствие стоимостного фактора.
Другим подходом является увеличение поперечной прочности на уровне моноволокон. Это свойство возникает в результате специальной обработки ароматических полиамидов углеродными наноструктурами. В результате возникают «каркасные», как бы армированные структуры, по границам молекулярных образований полимерных волокон. При этом увеличение поперечной прочности моноволокон существенно выше прироста их продольной составляющей. На уровне макроструктуры волоконно-дисперсного материала реализуется значительное, но в отличие от предыдущего случая параметрически фиксированное увеличение сопротивления сдвигу. Такая технология позволяет поднять уровень баллистической стойкости (несущей способности) материала мягкой бронезащиты при некотором улучшении его ударно-диссипативных свойств. Приемлемые пропорции расхода наноматериалов, отсутствие в сравнение с предыдущим случаем увеличения массы защитной структуры, а так же низкие стоимостные показатели, открывают этой технологии перспективы практического применения в изделиях СИБ.