Nos escenarios de combate actuais, os soldados necesitan armaduras que ofreza unha protección de primeira liña mentres se mantén o peso baixo. Segundo un estudo recente de analistas de defensa en 2023, case catro de cada cinco equipos de forzas especiais buscan opcións de armaduras corporais máis lixeiras que aínda así deteñan as balas de forma efectiva. A razón? As misións reais dependen moito da velocidade coa que as tropas poden desprazarse polo terreo. O equipo pesado faino máis lento, o que significa tempos de resposta máis lentos cando as cousas se complican. Unha armadura máis lixeira permíteles manterse áxiles abondo para sobrevivir a emboscadas e completar os seus obxectivos con éxito.
O carburo de boro ten unha densidade de case 2,52 gramos por centímetro cúbico, o que o fai uns 15 por cento máis lixeiro que o aluminio. A armadura feita con este material acaba pesando entre un 30 e un 40 por cento menos do que a protección feita con aceiro convencional. A razón deste beneficio atópase na forma en que está construído o material. Os átomos de boro e carbono forman enlaces moi fortes dentro da estrutura cristalina, proporcionando unha resistencia excepcional mantendo o peso baixo. Cando os vehículos militares empregaron placas de carburo de boro en condicións desérticas durante probas, melloraron a súa mobilidade nun 22 por cento aproximadamente en comparación con sistemas de armadura anteriores, segundo estudos recentes sobre materiais.
| Propiedade | Carburo de Boro | Carburo de silicio | Óxido de aluminio |
|---|---|---|---|
| Densidade (g/cm³) | 2.52 | 3.21 | 3.97 |
| Dureza (GPa) | 36 | 24 | 18 |
| Desvío de proxectís | 92% | 85% | 78% |
| Capacidade para múltiples impactos | 87% | 91% | 82% |
Datos de rendemento balístico segundo os protocolos normalizados da OTAN (2023)
Esta comparación salienta a dureza e lixeireza superiores do carburo de boro, o que o fai ideal para aplicacións de alto rendemento aínda que a súa resistencia a múltiples impactos sexa lixeiramente inferior á do carburo de silicio.
O feito de que o carburo de boro sexa tan lixeiro proporciona beneficios reais de mobilidade aos soldados, aínda que sempre exista un equilibrio entre o grosor que debe ter a armadura para unha protección adecuada. Por exemplo, unha placa estándar de carburo de boro de 12 mm pode deteñar aquelas desagradables balas NATO de 7,62 mm que viaxan a uns 840 metros por segundo, e aínda así pesa só uns 2,1 quilo. Isto supón un 35 por cento menos de peso en comparación con placas semellantes feitas de carburo de silicio. As probas militares no campo tamén mostraron algo interesante: as tropas equipadas con este tipo de equipo tenden a reaccionar un 18 por cento máis rápido durante combates corpo a corpo en zonas urbanas. Ten sentido, xa que levar menos peso no corpo permite moverse mellor e responder máis rápido en situacións apertadas onde cada segundo conta.
O carburo de boro é un deses materiais superdúros que existen, cun valor de case 9,49 na escala de Mohs, o que o sitúa por diante case de todos os materiais cerámicos empregados hoxe en día para armaduras corporais. O que fai tan especial a este material é o xeito en que realmente fragmenta as balas ao ser golpeado. O material aplica forzas de cizalladura inmensas a calquera obxecto que se mova a máis de uns 850 metros por segundo. As investigacións indican que a composición atómica do carburo de boro tamén manexa mellor a enerxía cinética, dispersándoa aproximadamente un 23 por cento máis eficazmente ca o carburo de silicio cando enfronta cartuchos perforantes. Isto dá aos fabricantes unha vantaxe real no deseño de protección, algo que foi confirmado repetidamente durante probas balísticas compostas reais en laboratorios de todo o país.
Cunha resistencia á compresión de 2,8 GPa, o carburo de boro mantén a integridade estrutural durante impactos dun nivel de milisegundos que deformarían ou facerían estoupar outras cerámicas. Esta resiliencia permite que as armaduras soporten impactos sucesivos nun radio de 5 cm sen fallar, un requisito esencial para a certificación NIJ Nivel IV contra ameazas perforantes de calibre .30.
Aínda que a tenacidade á fractura do carburo de boro (2,9 MPa·m) é inferior á dos metais, os fabricantes mitigan isto mediante deseños de enxeñaría:
Estas innovacións melloran o rendemento ante múltiples impactos ata un 40%, aumentando a confiabilidade no uso real.
O carburo de boro anula as ameazas a través de tres fases distintas:
Este proceso sinérxico permite que unha placa de carburo de boro de 18 mm deteña cartuchos 7.62×51mm NATO mentres pesa un 35% menos que unha armadura equivalente de aceiro.
Cando se trata de deter cartuchos de rifle de alta velocidade, o carburo de boro destaca-se especialmente, xa que cumpre os requisitos NIJ Nivel III para cartuchos perforantes de 7,62x39 mm e alcanza incluso os estándares do Nivel IV fronte á munição .30-06 APM2. As probas en laboratorio demostraron que arredor dun 95 por cento deses proxectís do Nivel IV quedan completamente detidos sen case ningunha deformación na cara posterior. Que fai que este material sexa tan especial en comparación con alternativas como o carburo de silicio? Pois ben, o carburo de boro ofrece o mesmo nivel de protección pero pesa entre un 12 e un 15 por cento menos. Esa diferenza de peso importa moito cando o persoal no campo debe levar o seu equipo todo o día mentres segue protexido fronte a ameazas balísticas.
Cando as tropas operan en zonas con ameazas graves, os informes de campo amosan que o blindaxe corporal detivo con éxito varias balas perforantes sen fallar completamente. As probas amosaron que as placas de carburo de boro podían deter tanto os cartuchos 5.56x45mm SS109 como esas desagradables balas 7.62x54R BZ API que viaxan a velocidades de arredor de 940 metros por segundo. O máis importante é que aproximadamente 98 de cada 100 soldados que levaban esta protección informaron de feridas menos graves cando foron alcancados. Este tipo de rendemento demostra realmente por que o carburo de boro funciona tan ben para os soldados que se moven rapidamente por áreas urbanas onde as ameazas poden xurdir de calquera lugar e en calquera momento.
O carburo de boro realiza un traballo decente detendo proxectís no primeiro impacto, pero o que ocorre despois require unha atención seriosa por parte dos enxeñeiros. Ao observar a microestrutura révelse algo interesante: esas pequenas fisuras esténdense cara fóra uns 30 ata quizais 40 por cento máis lentamente en comparación co óxido de aluminio. Iso realmente marca unha gran diferenza cando se trata de previr que se desprenderan pezas perigosas. Recentemente, as forzas armadas teñen estado traballando en mellorar as formas das baldosas e reforzar as bordas entre elas. Estas melloras significan que agora os paneis de armadura en forma hexagonal poden soportar tres impactos de balas perforantes situados case xuntos, a uns 5 centímetros de distancia. Bastante impresionante para a ciencia dos materiais nos tempos que corren.
A armadura feita de carburo de boro reduce o peso total do sistema nun 30 % aproximadamente en comparación cos materiais tradicionais de aceiro, e aínda así ofrece unha mellor protección. Os beneficios no mundo real tamén son bastante significativos. Os soldados poden moverse un 18 % máis rápido a pé, o que marca toda a diferenza nas operacións no terreo. Ademais, informan sentirse un 22 % menos cansados despois de despregamentos longos, algo que importa moito durante misiones estendidas. Aínda con cobertura completa do torso que pesa menos de 4,5 quilogramos, este material funciona tan ben porque combina unha densidade relativamente baixa de 2,52 gramos por centímetro cúbico cun impresionante grao de dureza de 9,6 na escala Mohs. O persoal militar obtén comodidade durante todo o día sen sacrificar ningún nivel de seguridade, o que a converte nunha elección intelixente para o equipo de combate moderno.
O carburo de boro úsase en plataformas de defensa críticas:
| Tipo de sistema | Redución de peso | Nivel de protección |
|---|---|---|
| Armadura Corporal Táctica | 35-40% | NIJ IV |
| Armadura de Helicóptero | 28-32% | MIL-A-6620F |
| Unidades Móbeis de Comando | 25-30% | STANAG 4569 L4 |
A súa capacidade de absorción de neutróns (sección transversal de 380 barnes) tamén a fai valiosa en vehículos reforzados nuclearmente e armaduras marítimas. As probas en campo de equipos de resposta rápida amosan un despregue 72% máis rápido debido ao menor peso, o que aumenta aínda máis a capacidade de resposta táctica.
O Laboratorio de Investigación do Exército descubriu algo interesante cando reduciu o peso da armadura de infantaría de case 7,1 kg a só 4,8 kg. Os soldados podían seguir durante máis tempo no campo, aproximadamente un 38% máis de tempo en realidade. As súas probas ao longo de tres días mostraron tamén outro aspecto: os erros causados pola fatiga diminuíron considerablemente, uns 61% menos de erros en total. E os soldados que apuntaban a obxectivos eran case un 20% máis precisos incluso cando as situacións se volvían moi estresantes no campo de batalla. Por que ocorre isto? Ben, obviamente hai menos peso que os faga ir máis lentos fisicamente, pero outro factor importante é a cantidade de calor que se acumula dentro do equipo. A nova armadura utiliza carburo de boro, que condúce o calor bastante ben (uns 120 W por metro Kelvin, para quen lle interesen eses números). Isto significa que os soldados mantéñense máis frescos, uns 2 ou 3 graos Celsius menos, en comparación coa armadura metálica antiga durante combates nos que normalmente subiría moito a temperatura.
O carburo de boro ocupa o terceiro posto en termos de dureza, cun valor de arredor de 38 a 42 GPa segundo as medicións de Vickers, pero presenta unha verdadeira debilidade en canto á tenacidade á fractura, que se sitúa entre 2,9 e 3,7 MPa raíz de metro. Isto significa que o material pode fallar con certa facilidade tras soportar varios impactos. Algúns ensaios amosaron que azulexos habituais de carburo de boro perdían case un 22% das súas capacidades protectoras trala recepción de tan só tres disparos dunha bala perforante estándar de 7,62x39mm. Este rendemento non é moi bo para un material que se supón que é un dos máis resistentes existentes. A industria respondeu engadindo capas de polietileno de peso molecular ultraelevado por detrás das placas de carburo de boro. Estes sistemas de reforzo de UHMWPE axudan a absorber a enerxía residual dos impactos e manteñen todo o conxunto aproximadamente un 40% máis lixeiro que as solucións equivalentes de armadura de aceiro.
Os custos de produción superan os 1.500 $ por metro cadrado—case o triplo que o óxido de aluminio—debido ás demandas de sinterización: temperaturas de 2.200 °C e presión de 20 MPa mantidas durante 8–12 horas. Os métodos novos como o carburo de boro unido por reacción (RBB4C) reducen o tempo de procesamento nun 30 %, aínda que o contido resultante de 12 % de silicio metálico diminúa lixeiramente o rendemento balístico.
As preocupacións iniciais sobre a sensibilidade ambiental foron en gran medida desmentidas polas probas en campo:
Estes resultados confirman a idoneidade do carburo de boro para o despregue global en climas diversos.
Os investigadores están integrando nanofíos de carburo de silicio de 2–5 nm en matrices de carburo de boro, aumentando a tenacidade á fractura ata 4,1–5,2 MPa·m—un 40 % máis—sen incrementar a densidade. Un prototipo de 2024 con recubrimentos de óxido de grafeno acadou unha capacidade 18 % maior contra impactos múltiples de cartuchos 5,56×45 mm OTAN, indicando avances prometedores na armadura de próxima xeración.
Os deseños avanzados aproveitan a dureza superficial do carburo de boro en configuracións estratificadas:
| Capa | Material | Grosor | Función |
|---|---|---|---|
| Cara de impacto | Carburo de Boro | 5-6 mm | Fragmenta o núcleo do proxectil |
| Capa intermedia | Carburo de silicio | 3-4 mm | Absorbe a enerxía residual |
| Soporte | UHMWPE | 15-20mm | Retén os fragmentos |
Estes sistemas graduados cumpren coa protección NIJ Nivel IV con só 4,3 kg/m²—un 28 % menos pesados que as placas cerámicas monolíticas—ofrecendo un rendemento optimizado mediante a integración estratéxica de materiais.
EN
