Ανάπτυξη τροποποιημένων υφασμάτων tensylon για αντιβαλλιστική προστασία

• Κύριος συγγραφέας: Μοσχόπουλος, Μιχαήλ
• Άλλοι συγγραφείς: Moschopoulos, Michail
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Αντιβαλλιστικά γιλέκα; Δοκιμές κρούσης μέσης/υψηλής ταχύτητας; Anti-ballistic vests; Tensylon; HDPE; GNPs; High-velocity ballistic impact test

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η βελτίωση της αντιβαλλιστικής προστασίας των μη εύκαμπτων πάνελ θωράκισης των ελαφριών θωράκων προστασίας σώματος για στρατιωτικές και πολιτικές-εμπορικές εφαρμογές. Τα μη εύκαμπτα πάνελ που χρησιμοποιούνται σε αυτές τις εφαρμογές είναι πολύστρωτες δομές από υψηλού μοριακού βάρους πολυαιθυλένιο-UHMWPE (εμπορική ονομασία Tensylon®). Για την ενίσχυση των πάνελ, πραγματοποιήθηκε επιφανειακή τροποποίηση των υφασμάτων Tensylon με τη χρήση σωματιδίων από νανοενισχυμένα και μη, θερμοπλαστικά υλικά. Οι αναπτυχθείσες πολύστρωτες δομές των 5 στρώσεων που προέκυψαν από την παραπάνω διαδικασία είναι οι εξής: SKIN, HDPE NEAT, HDPE DOPED, HDPE DOPED 3D. Ως SKIN, ορίζεται το δοκίμιο που κατασκευάστηκε μόνο από το βασικό υλικό, το Tensylon, καθώς αποτελεί τη βάση αναφοράς και σύγκρισης για τα επόμενα, επιφανειακά τροποποιημένα δοκίμια. Το HDPE NEAT αποτελεί το δοκίμιο με ενίσχυση από σκόνη HDPE, με τη διαδικασία της ξηρής εναπόθεσης σωματιδίων. Το HDPE DOPED αποτελεί το δοκίμιο με ενίσχυση από σκόνη HDPE με 10%wt. GNPs, με τη διαδικασίας της ξηρής εναπόθεσης σωματιδίων. Τέλος, το HDPE DOPED 3D αποτελεί το δοκίμιο με ενίσχυση από 3D εκτυπωμένο μοτίβο από HDPE με 10%wt. GNPs. Έπειτα, ακολούθησε ο χαρακτηρισμός των υλικών που παρασκευάστηκαν, που περιλαμβάνει δοκιμές κρούσης μέσης/υψηλής ταχύτητας (high velocity impact). Με την διεξαγωγή αυτών των πειραμάτων παρατηρήθηκαν οι ταχύτητες της σφαίρας πριν και αμέσως μετά την κρούση. Με αυτές τις ταχύτητες ως δεδομένα, υπολογίστηκε η ενέργεια που απορροφήθηκε κατά την διάρκεια της κρούσης, αλλά και το ποσοστό της ενέργειας που απορροφήθηκε από το δοκίμιο προς την ενέργεια της σφαίρας πριν γίνει η κρούση. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, τα συμπεράσματα είναι τα εξής: Η παρουσία του HDPE ως ενίσχυση στο Tensylon, εισάγει επιπλέον απορροφητικούς μηχανισμούς στο υλικό. Επιπλέον, η προσπάθεια ένταξης νανοϋλικών στο υλικό HDPE DOPED, δεν κατέληξε στα επιθυμητά αποτελέσματα. Πιθανή εξήγηση είναι ότι εξαιτίας του μεγέθους τους (25 μικρόμετρα), δημιούργησαν συσσωμάτωση στο εσωτερικό του υλικού, με αποτέλεσμα να μην συμβάλλουν θετικά στη δομή του και να υποβαθμίσουν τις ιδιότητες του HDPE. Τέλος, Η μέθοδος ξηρής εναπόθεσης σωματιδίων υπερέχει έναντι της μεθόδου 3D εκτύπωσης, όσον αφορά την ενσωμάτωση της ενίσχυσης στο βασικό υλικό. Αυτό γιατί η μεγαλύτερη ποσότητα υλικού που χρειάστηκε να προστεθεί στην τρισδιάστατη εκτύπωση δεν επέτρεψε στα νανοϋλικά να ενσωματωθούν σωστά.