Aluminium transparan akan menggantikan kaca lapis baja

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Aluminium oxynitride (atau AlON) adalah keramik yang terdiri dari aluminium, oksigen, dan nitrogen. Materi ini transparan secara optik (> 80%) dalam rentang spektrum elektromagnetik ultraviolet, tampak dan setengah gelombang. Itu diproduksi di luar negeri oleh Surmet Corporation di bawah merek ALON. Baru-baru ini, ilmuwan Rusia telah mengembangkan teknologi untuk memproduksi aluminium transparan, yang agak berbeda dari analog impor.

Deskripsi

Pengembangan paduan unik telah membuka prospek baru dalam industri pertahanan, ilmu pengetahuan dan konstruksi. Menurut angka resmi, ALON:

• 4 kali lebih kuat dari kaca kuarsa tempered;
• 85% lebih keras dari safir;
• hampir 15% lebih tahan lama daripada spinel magnesium aluminat.

Omong-omong, mineral spinel adalah pesaing langsung dari aluminium transparan dankalah dengan oxynitride dalam beberapa parameter.

ALON adalah keramik bening polikristalin paling sulit yang tersedia secara komersial. Kombinasi sifat optik dan mekanik menjadikan bahan ini kandidat utama untuk produk lapis baja ringan dan berkinerja tinggi seperti kaca antipeluru dan kaca tahan ledakan, elemen untuk sistem optik inframerah. Aluminium oxynitride juga digunakan untuk memproduksi jendela transparan tahan benturan, lubang intip, pelat, kubah, batang, tabung, dan produk lainnya menggunakan teknologi pemrosesan bubuk keramik tradisional.

Sifat mekanis

Aluminium oxynitride memiliki kinerja yang luar biasa:

• Modulus elastisitas: 334 GPa.
• Modulus geser: 135 GPa.
• Rasio Poisson: 0, 24.
• Kekerasan Knoop: 1800kg/mm2 pada beban 0,2kg.
• Resistensi Patah: 2 MPa m1/2.
• Kekuatan lentur: 0.38-0.7 GPa.
• Kekuatan tekan: 2.68 GPa.

Sifat optik dan termal

Saat menguji aluminium transparan, indikator berikut diperoleh:

• Kapasitas panas: 0,781 J/K.
• Konduktivitas termal: 12,3 W/(m K).
• Koefisien muai panas: 4.7×10-6/°C.
• Rentang transparansi: 200-5000 nm.

ALON juga tahan terhadap radiasi dan kerusakan dari berbagai asam, alkali dan air.

Terima

Aluminium oksinitrida transparan dibuat dengan sintering bubuk seperti bahan keramik lainnya. Sementara Angkatan Laut AS sedang sibuk mengembangkan bahan antipeluru baru yang disebut spinel buatan, Surmet Corporation telah merilis versinya sendiri dari "kaca antipeluru" yang disebut ALON.

Dikembangkan di laboratorium Raytheon, bubuk khusus dicetak dan disimpan pada suhu yang sangat tinggi. Komposisi campuran mungkin sedikit berbeda: kandungan aluminium sekitar 30% hingga 36%, yang sedikit mempengaruhi kinerja (perbedaannya hanya 1-2%).

Proses pemanasan menyebabkan bubuk mencair dan mendingin dengan cepat, meninggalkan molekul-molekul yang tersusun longgar seolah-olah masih dalam bentuk cair. Struktur kristal inilah yang memberikan aluminium transparan tingkat kekuatan dan ketahanan gores yang sebanding dengan safir.

Produk manufaktur mengalami perlakuan panas (pemadatan) pada suhu tinggi, diikuti dengan penggilingan dan pemolesan hingga transparan. Bahan ini dapat menahan suhu hingga 2100 °C dalam gas inert. Penggilingan dan pemolesan secara signifikan meningkatkan ketahanan benturan dan sifat mekanik lainnya.

Setara dalam negeri

Ilmuwan Rusia menciptakan aluminium transparan pada tahun 2017. Menurut spesialis dari NRNU MEPHI, teknologi produksinya adalahsangat meningkat. Dalam pembuatan compacts, teknik sintering plasma percikan digunakan.

Tidak seperti rekan kerja asing, pengembang dalam negeri tidak melewatkan pelepasan listrik melalui elemen pemanas eksternal, tetapi langsung melalui cetakan. Para ilmuwan mengatakan bahwa pelindung transparan domestik memiliki kekuatan yang sebanding dengan zirkonia kubik, tetapi pada saat yang sama memiliki kekuatan benturan yang tinggi.

Perbandingan pelindung aluminium dengan kaca antipeluru

Kaca antipeluru tradisional terdiri dari beberapa lapisan polikarbonat yang diapit di antara dua lapisan kaca. Demikian pula, pelindung aluminium transparan terdiri dari tiga lapisan:

• lapisan luar - aluminium oksinitrida;
• lapisan tengah - kaca;
• lapisan belakang - lapisan polimer.

Tapi kesamaan berakhir di sana. Armor aluminium dapat menghentikan peluru yang sama dari senjata kaliber kecil seperti kaca antipeluru tradisional, tetapi masih akan transparan bahkan ketika ditembakkan tanpa retakan yang khas. Selain itu, kekuatan ALON jauh lebih tinggi.

Armor aluminium oxynitride dapat dibuat menjadi hampir semua bentuk. Dia tidak takut pasir, kerikil atau debu. Ketahanan terhadap bahan abrasif sangat tinggi. Meskipun sifat aluminium transparan yang sangat baik, bahan ini tidak banyak digunakan. Penghalang terbesar adalah biaya (3-5 kali lebih mahal daripada kaca antipeluru tradisional). ALON saat ini digunakan terutama untuk lensa instrumen observasi dan sensor.rudal.