氣凝膠在防爆減震方面的應(yīng)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(hù)。裝甲未穿透,焊接部位無明顯撕裂,變形量與無防護(hù)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(dá)到30.10g,相當(dāng)于加速度衰減了69.29%,而作用時間增加了1.32ms。這一實驗結(jié)果奠定了氣凝膠在防爆減震方面應(yīng)用的實驗基礎(chǔ)。
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(jié)果做出定性解釋,玻璃纖維和碳纖維增強(qiáng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)樗苄阅? 氣隙絕熱壓縮過程基本結(jié)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(yīng)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(dǎo)致氣凝膠結(jié)構(gòu)破壞。 孔壁受到的橫向張應(yīng)力升高和膠體粒子之間高速碰撞共同作用, 導(dǎo)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(yīng)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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