L'alluminio trasparente sostituirà il vetro blindato

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

L'ossinitruro di alluminio (o AlON) è una ceramica composta da alluminio, ossigeno e azoto. Il materiale è otticamente trasparente (> 80%) nelle gamme dell'ultravioletto, del visibile e delle semionde dello spettro elettromagnetico. È prodotto all'estero da Surmet Corporation con il marchio ALON. Di recente, gli scienziati russi hanno sviluppato una tecnologia per la produzione di alluminio trasparente, che è in qualche modo diversa dagli analoghi importati.

Descrizione

Lo sviluppo di una lega unica ha aperto nuove prospettive nell'industria della difesa, nella scienza e nell'edilizia. Secondo i dati ufficiali, ALON:

• 4 volte più resistente del vetro al quarzo temperato;
• 85% più duro dello zaffiro;
• quasi il 15% più resistente dello spinello in alluminato di magnesio.

A proposito, lo spinello minerale è un diretto concorrente dell'alluminio trasparente einferiore all'ossinitruro in un numero di parametri.

ALON è la ceramica trasparente policristallina più dura disponibile in commercio. La combinazione di proprietà ottiche e meccaniche rende questo materiale un candidato leader per prodotti corazzati leggeri e ad alte prestazioni come il vetro antiproiettile e antideflagrante, elementi per sistemi ottici a infrarossi. L'ossinitruro di alluminio viene utilizzato anche per produrre finestre, oblò, lastre, cupole, aste, tubi e altri prodotti trasparenti resistenti agli urti utilizzando le tradizionali tecnologie di lavorazione delle polveri ceramiche.

Proprietà meccaniche

L'ossinitruro di alluminio ha prestazioni eccezionali:

• Modulo di elasticità: 334 GPa.
• Modulo di taglio: 135 GPa.
• Rapporto di Poisson: 0, 24.
• Durezza Knoop: 1800kg/mm2 a 0,2 kg di carico.
• Resistenza alla frattura: 2 MPa m1/2.
• Resistenza alla flessione: 0,38-0,7 GPa.
• Resistenza alla compressione: 2,68 GPa.

Proprietà ottiche e termiche

Durante il test dell'alluminio trasparente, sono stati ottenuti i seguenti indicatori:

• Capacità termica: 0,781 J/K.
• Conducibilità termica: 12,3 W/(m·K).
• Coefficiente di espansione termica: 4,7×10-6/°C.
• Intervallo di trasparenza: 200-5000 nm.

ALON è anche resistente alle radiazioni e ai danni di vari acidi, alcali e acqua.

Ricevi

L'ossinitruro di alluminio trasparente è ottenuto mediante sinterizzazione in polvere come altri materiali ceramici. Mentre la US Navy è impegnata nello sviluppo di un nuovo materiale antiproiettile chiamato spinello artificiale, Surmet Corporation sta già rilasciando la propria versione di "vetro antiproiettile" chiamata ALON.

Sviluppata nei laboratori Raytheon, una polvere speciale viene modellata e mantenuta a temperature molto elevate. La composizione della miscela può variare leggermente: il contenuto di alluminio è compreso tra il 30% e il 36% circa, il che influisce leggermente sulle prestazioni (la differenza è solo dell'1-2%).

Il processo di riscaldamento fa sì che la polvere si liquefa e si raffreddi rapidamente, lasciando le molecole disposte in modo lasco come se fossero ancora in forma liquida. È questa struttura cristallina che conferisce all'alluminio trasparente un livello di resistenza e resistenza ai graffi paragonabile allo zaffiro.

I prodotti fabbricati sono sottoposti a trattamento termico (compattazione) a temperature elevate, seguito da molatura e lucidatura fino a renderli trasparenti. Il materiale può resistere a temperature fino a 2100 °C in gas inerti. La molatura e la lucidatura migliorano notevolmente la resistenza agli urti e altre proprietà meccaniche.

Equivalente domestico

Gli scienziati russi hanno creato l'alluminio trasparente nel 2017. Secondo gli specialisti di NRNU MEPhI, la tecnologia di produzione eranotevolmente migliorato. Nella produzione di compatti viene utilizzata la tecnica della sinterizzazione al plasma scintillante.

A differenza dei colleghi stranieri, gli sviluppatori domestici non fanno passare una scarica elettrica attraverso un elemento riscaldante esterno, ma direttamente attraverso uno stampo. Gli scienziati affermano che l'armatura trasparente domestica è paragonabile in forza alla zirconia cubica, ma allo stesso tempo ha un'elevata resistenza agli urti.

Confronto dell'armatura in alluminio con il vetro antiproiettile

Il tradizionale vetro antiproiettile è costituito da più strati di policarbonato inseriti tra due strati di vetro. Allo stesso modo, l'armatura in alluminio trasparente è composta da tre strati:

• strato esterno - ossinitruro di alluminio;
• strato intermedio - vetro;
• strato posteriore - supporto polimerico.

Ma la somiglianza finisce qui. L'armatura in alluminio può fermare gli stessi proiettili di armi di piccolo calibro del tradizionale vetro antiproiettile, ma sarà comunque trasparente anche se sparata senza le caratteristiche crepe. Inoltre, la forza di ALON è molto più alta.

L'armatura di ossinitruro di alluminio può essere realizzata in quasi tutte le forme. Non ha paura della sabbia, della ghiaia o della polvere. La resistenza ai materiali abrasivi è molto elevata. Nonostante le eccellenti proprietà dell'alluminio trasparente, questo materiale non è ampiamente utilizzato. Il più grande deterrente è il costo (3-5 volte più costoso del tradizionale vetro antiproiettile). ALON è attualmente utilizzato principalmente per lenti di strumenti di osservazione e sensori.missili.