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Un material de espuma compuesto y ligero puede detener las balas, al igual que el acero

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Los investigadores han desarrollado un material compuesto de espuma de metal que puede detener las balas y la armadura de acero, pero a la mitad de su peso.

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La armadura metálica puede proteger de las balas a los vehículos policiales y militares; sin embargo, también los hace más pesados y, por lo tanto, más lentos para alejarse de situaciones peligrosas.

Ahora los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una alternativa ligera a la armadura de metal en una espuma de metal compuesto (CMF, por sus siglas en inglés) que puede detener las balas y las balas perforantes de calibre.50, así como la armadura de acero convencional a la mitad de su peso, dijeron.

Usando la espuma, los investigadores dijeron que los diseñadores de vehículos pueden desarrollar vehículos militares más ligeros sin reducir la seguridad, o mejorar la protección sin añadir peso.

"La armadura del CMF pesaba menos de la mitad del peso de la armadura de acero homogéneo laminado necesaria para lograr el mismo nivel de protección", dijo Afsaneh Rabiei, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad Estatal de Carolina del Norte que dirigió la investigación.

Años de experiencia

Rabiei inventó el CMF y ha pasado años desarrollando, probando y optimizando los materiales del CMF. El CMF es una espuma compuesta de esferas metálicas huecas, hechas de materiales como el acero inoxidable o el titanio y luego incrustadas en una matriz metálica hecha de acero, titanio, aluminio u otras aleaciones metálicas.

En trabajos anteriores, ella y su equipo ya demostraron que el CMF podía bloquear la presión y la fragmentación de la explosión, así como detener un proyectil perforador de blindaje M2 con un rendimiento comparable al de una armadura metálica estándar. Los CMF también han mostrado efectividad en el blindaje de metales como los rayos X, los rayos gamma y la radiación de neutrones, así como en el manejo del fuego y el calor dos veces más que los metales simples que los componen, señalaron los investigadores.

El CMF utilizado en la investigación actual es lo que se llama "acero-acero CMF", lo que significa que tanto las esferas como la matriz están compuestas de acero, dijo.

El equipo de Rabiei fabricó un sistema de armadura dura que incluía una placa frontal de cerámica, un núcleo de CMF y una placa posterior delgada hecha de aluminio. Probaron la armadura usando balas calibre.50 y balas perforantes disparadas a velocidades de impacto desde 500 metros por segundo hasta 885 metros por segundo.

La capa de CMF de la armadura absorbió entre 72 y 75 por ciento de la energía cinética de las balas, y entre 68 y 78 por ciento de la energía cinética de las balas perforantes.

"En otras palabras, pudimos lograr importantes ahorros de peso, lo que beneficia el rendimiento del vehículo y la eficiencia del combustible, sin sacrificar la protección", dijo Rabiei. Los investigadores publicaron un artículo sobre su trabajo en la revista Composite Structures.

Espacio para la mejora

Aunque la investigación prueba la promesa de CMF de usarla en el diseño y desarrollo de blindajes para vehículos, Rabiei dijo que aún hay espacio para mejorar el diseño del material en sí.

"Estos hallazgos provienen de las pruebas de armaduras que realizamos simplemente combinando el CMF de acero y acero con placas frontales de cerámica, placa trasera de aluminio y material adhesivo disponibles en el mercado", apuntó. "Sólo optimizamos el material de nuestro CMF y reemplazamos la placa de acero de la armadura estándar del vehículo por armadura de acero y acero del CMF. Hay trabajo adicional que podríamos hacer para mejorarlo aún más"

Los próximos pasos incluyen optimizar la adhesión y el espesor de las capas de cerámica, CMF y aluminio, lo que, según Rabiei, puede llevar a un peso total aún menor y a una mayor eficiencia de la armadura final para una gama más amplia de aplicaciones.

"Los CMFs son prometedores para una variedad de aplicaciones: desde la exploración espacial hasta el transporte de desechos nucleares, explosivos y materiales peligrosos, pasando por aplicaciones militares y de seguridad, e incluso automóviles, autobuses y trenes", dijo.

Elizabeth Montalbano es una escritora independiente que ha escrito sobre tecnología y cultura durante más de 20 años. Ha vivido y trabajado como periodista profesional en Phoenix, San Francisco y Nueva York. En su tiempo libre le gusta el surf, viajar, la música, el yoga y la cocina. Actualmente reside en un pueblo de la costa suroeste de Portugal.