આજના યુદ્ધક્ષેત્રના પરિદૃશ્યોમાં, સૈનિકોને એવું આર્મર જોઈએ છે જે ઉચ્ચ-સ્તરીય રક્ષણ પૂરું પાડે જ્યારે તેનું વજન ઓછુ રાખે. 2023 માં રક્ષા વિશ્લેષકો દ્વારા થયેલા તાજેતરના અભ્યાસ મુજબ, લગભગ પાંચમાંથી ચાર સ્પેશિયલ ફોર્સ ટીમો હળવા બૉડી આર્મરના વિકલ્પો શોધી રહી છે જે હજુ પણ ગોળીઓને અસરકારક રીતે અટકાવે છે. તેનું કારણ શું? વાસ્તવિક મિશન ઘણીવાર ટ્રૂપ્સ ભૂપ્રદેશમાંથી કેટલી ઝડપથી આગળ વધી શકે છે તેના પર આધારિત હોય છે. ભારે સાધનો તેમને ધીમા પાડે છે, જેનો અર્થ થાય છે કે પરિસ્થિતિ ખરાબ થાય ત્યારે પ્રતિસાદ આપવાનો સમય ધીમો પડે છે. હળવા આર્મરથી તેઓ હુમલાઓમાંથી બચી જવા માટે પૂરતા ચપળ રહી શકે છે અને તેમના ધ્યેયોને સફળતાપૂર્વક પૂર્ણ કરી શકે છે.
બોરોન કાર્બાઇડનું વજન લગભગ 2.52 ગ્રામ પ્રતિ સેમી³ છે, જે એલ્યુમિનિયમ કરતાં લગભગ 15 ટકા ઓછુ છે. આ સામગ્રી સાથે બનાવેલ આર્મર સામાન્ય સ્ટીલ પ્રોટેક્શન કરતાં 30 થી 40 ટકા ઓછુ વજન ધરાવે છે. આ ફાયદાનું કારણ એ છે કે સામગ્રીની રચના કેવી રીતે થાય છે. બોરોન અને કાર્બન પરમાણુઓ ક્રિસ્ટલ માળખામાં ખૂબ મજબૂત બંધન બનાવે છે, જે આપણને અદ્ભુત મજબૂતી આપે છે અને વજન ઓછુ રાખે છે. જ્યારે સૈન્ય વાહનોએ રણની સ્થિતિમાં બોરોન કાર્બાઇડ પ્લેટ્સનો ઉપયોગ કર્યો, ત્યારે તેમની ગતિશીલતામાં જૂની આર્મર સિસ્ટમ કરતાં લગભગ 22% સુધીનો સુધારો જોયો, જે તાજેતરના સામગ્રી અભ્યાસો મુજબ છે.
| ગુણધર્મ | બોરોન કાર્બાઇડ | સિલિકન કાર્બાઇડ | એલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ |
|---|---|---|---|
| ઘનતા (g/cm³) | 2.52 | 3.21 | 3.97 |
| કઠિનતા (GPa) | 36 | 24 | 18 |
| પ્રોજેક્ટાઇલ વિચલન | 92% | 85% | 78% |
| બહુ-હિટ ક્ષમતા | 87% | 91% | 82% |
NATO દ્વારા માનકીકૃત ટેસ્ટિંગ પ્રોટોકોલ (2023) પરથી બેલિસ્ટિક પ્રદર્શન ડેટા
આ તુલના બોરોન કાર્બાઇડની ઉત્કૃષ્ટ કઠિનતા અને હલકાપણાને પ્રગટ કરે છે, જે સિલિકોન કાર્બાઇડ કરતાં થોડી ઓછી મલ્ટી-હિટ પ્રતિકારકતા હોવા છતાં, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળી એપ્લિકેશન્સ માટે તેને આદર્શ બનાવે છે.
બોરોન કાર્બાઇડ એટલું હલકું હોવાની હકીકત સૈનિકોને વાસ્તવિક મોબિલિટીના ફાયદા આપે છે, જો કે યોગ્ય રક્ષણ માટે કેટલી જાડાઈનું કવચ જરૂરી છે તેમાં હંમેશાં સમાધાન કરવું પડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, 12 મીમીની બોરોન કાર્બાઇડ પ્લેટ લો, જે 840 મીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે ગતિ કરતી 7.62 મીમી નાટો ગોળીઓને અટકાવી શકે છે, પરંતુ તેનું વજન માત્ર લગભગ 2.1 કિલોગ્રામ જ છે. સિલિકોન કાર્બાઇડથી બનેલી સમાન પ્લેટની સરખામણીએ આ વાસ્તવમાં 35 ટકા ઓછું વજન ધરાવે છે. સૈન્યના ક્ષેત્ર પરીક્ષણોએ એક રસપ્રદ બાબત પણ બતાવી છે. આવા પ્રકારના સાધનોથી સજ્જ સૈનિકો શહેરી વિસ્તારોમાં નજીકની લડાઈ દરમિયાન લગભગ 18% વધુ ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપતા હોય છે. ખરેખર, તમારા શરીર પર ઓછું વજન લઈને ચાલવું એટલે તમે તંગ પરિસ્થિતિમાં વધુ સારી રીતે ખસી શકો છો અને દરેક સેકન્ડ મહત્વપૂર્ણ હોય ત્યાં વધુ ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપી શકો છો.
બોરોન કાર્બાઇડ તેવા અતિ મજબૂત પદાર્થોમાંનો એક છે, જે મોહસ સ્કેલ પર લગભગ 9.49 પર આવેલું છે, જે આજકાલ શરીરની બુલેટપ્રૂફ વેસ્ટમાં ઉપયોગમાં લેવાતા મોટાભાગના સેરામિક પદાર્થોને પાછળ છોડી દે છે. આ પદાર્થને ખાસ બનાવતું એ છે કે ગોળી તેને અથડાય ત્યારે તે ખરેખર ગોળીને તોડી નાખે છે. આ પદાર્થ 850 મીટર પ્રતિ સેકન્ડથી વધુ ઝડપે ગતિ કરતી કોઈપણ વસ્તુ પર ભારે સ્થિતિસ્થાપક બળ લગાડે છે. સંશોધન દર્શાવે છે કે બોરોન કાર્બાઇડની પરમાણુ રચના પણ ગતિજ ઊર્જાને વધુ સારી રીતે સંભાળે છે, જે કઠિન બુલેટપ્રૂફ ગોળીઓનો સામનો કરતી વખતે સિલિકોન કાર્બાઇડની તુલનામાં લગભગ 23 ટકા વધુ અસરકારક રીતે ઊર્જાનું વિસર્જન કરે છે. આના કારણે ઉત્પાદકોને રક્ષણાત્મક ડિઝાઇનમાં વાસ્તવિક લાભ મળે છે, જે દેશભરની પ્રયોગશાળાઓમાં થયેલા વારંવારના સંયુક્ત બુલેટપ્રૂફ પરીક્ષણોમાં સતત પુષ્ટિ થઈ ચૂક્યો છે.
2.8 GPa સંકોચન મજબૂતી પર, બોરોન કાર્બાઇડ મિલિસેકન્ડ-સ્તરના ધક્કા દરમિયાન માળખાની સંપૂર્ણતા જાળવે છે જે અન્ય સેરામિક્સને વિકૃત કરી શકે છે અથવા તોડી શકે છે. આ ટકાઉપણું કવચને 5 સેમીની ત્રિજ્યામાં નિષ્ફળતા વિના લગાતાર હિટ્સ સહન કરવાને સક્ષમ બનાવે છે—30 કેલિબર આર્મર-પિયર્સિંગ ધમકીઓ સામે NIJ લેવલ IV પ્રમાણપત્ર માટે આવશ્યક જરૂરિયાત.
જ્યારે બોરોન કાર્બાઇડની ફ્રેક્ચર ટફનેસ (2.9 MPa·m) ધાતુઓ કરતા ઓછી હોય છે, ત્યારે ઉત્પાદકો એન્જિનિયર કરેલ ડિઝાઇન દ્વારા આને ઘટાડે છે:
આ નવીનતાઓ બહુ-હિટ કામગીરીમાં 40% સુધીનો સુધારો કરે છે, વાસ્તવિક ઉપયોગમાં વિશ્વસનીયતા વધારે છે.
બોરોન કાર્બાઇડ ત્રણ અલગ તબક્કાઓ દ્વારા ધમકીઓને નિષ્ક્રિય કરે છે:
આ સિનર્જેસ્ટિક પ્રક્રિયા 18 mm જાડા બોરોન કાર્બાઇડ પ્લેટને 7.62×51mm NATO રાઉન્ડ્સ અટકાવવાની મંજૂરી આપે છે, જે સમકક્ષ સ્ટીલ આર્મર કરતાં 35% ઓછુ વજન ધરાવે છે.
ઉચ્ચ-વેગ રાઇફલ રાઉન્ડ્સને અટકાવવાની વાત આવે ત્યારે, બોરોન કાર્બાઇડ ખરેખરું ઊભું રહે છે, કારણ કે તે 7.62x39mm આર્મર પિયર્સિંગ રાઉન્ડ્સ માટે NIJ લેવલ III જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે અને .30-06 APM2 ગોળીઓ સામે લેવલ IV ધોરણો સુધી પહોંચે છે. પ્રયોગશાળાના પરીક્ષણોમાં સાબિત થયું છે કે આ લેવલ IV પ્રોજેક્ટાઇલ્સના લગભગ 95 ટકા સંપૂર્ણપણે અટકી જાય છે અને પાછળની સપાટીનું વિકૃતિકરણ પણ ઘણું ઓછુ હોય છે. આ સામગ્રીને સિલિકોન કાર્બાઇડ જેવા વિકલ્પો સાથે સરખાવતા શું ખાસ બનાવે છે? સારું, બોરોન કાર્બાઇડ એટલી જ સુરક્ષા પૂરી પાડે છે પણ તેનું વજન લગભગ 12 થી 15 ટકા ઓછુ હોય છે. જ્યારે મેદાનના કર્મચારીઓને બેલિસ્ટિક ધમકીઓથી સુરક્ષિત રહેવા માટે દિવસભર તેમનો સાધનસંગ્રહ વાહન કરવો પડે ત્યારે આ વજનનો તફાવત ખૂબ મહત્વપૂર્ણ બને છે.
જ્યારે સૈનિકો ગંભીર ધમકીઓવાળા વિસ્તારોમાં કામ કરતા હોય છે, ત્યારે ફિલ્ડ રિપોર્ટ દર્શાવે છે કે બૉડી આર્મરે ઘણી આર્મર-પિઅરસિંગ ગોળીઓને સંપૂર્ણપણે નિષ્ફળ થયા વિના અટકાવી છે. પરીક્ષણોમાં જણાયું કે 940 મીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે ગતિ કરતી 5.56x45mm SS109 રાઉન્ડ અને 7.62x54R BZ API ગોળીઓને બોરોન કાર્બાઇડ પ્લેટ્સ અટકાવી શકે છે. સૌથી મહત્વપૂર્ણ વાત એ છે કે દર 100 માંથી લગભગ 98 સૈનિકોએ આ રક્ષણ પહેર્યું હોવાનું જણાવ્યું હતું કે તેમને ઇજા ઓછી થઈ હતી જ્યારે તેમને ગોળી લાગી હતી. આ પ્રકારનું પ્રદર્શન ખરેખર સાબિત કરે છે કે ધમકીઓ ક્યારેય ક્યાંથી આવી શકે છે તેવા શહેરોમાં ઝડપથી ગતિ કરતા સૈનિકો માટે બોરોન કાર્બાઇડ કેટલું સારું કામ કરે છે.
બોરોન કાર્બાઇડ પ્રથમ અસર પર પ્રોજેક્ટાઇલને રોકવાનું સારું કામ કરે છે, પરંતુ ત્યારબાદ શું થાય છે તેની એન્જિનિયરોએ ગંભીરતાપૂર્વક ધ્યાન આપવાની જરૂર છે. સૂક્ષ્મ રચના પર નજર નાખતા એક રસપ્રદ વસ્તુ જણાય છે: આલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડની સરખામણીએ આ નાના ફાટો 30 થી 40 ટકા ધીમા ફેલાય છે. આ ખતરનાક ટુકડાઓને તૂટી પડવાથી અટકાવવા માટે ખરેખર મોટો ફરક પાડે છે. સૈન્ય તાજેતરમાં વધુ સારી ટાઇલ આકાર અને ટાઇલ્સ વચ્ચે મજબૂત ધાર માટે કામ કરી રહ્યું છે. આ સુધારાઓનો અર્થ છે કે હેક્ઝાગોન આકારના આર્મર પેનલ્સ હવે એકબીજાની બાજુમાં, લગભગ 5 સેમી અંતરે, આર્મર પિયર્સિંગ ગોળીઓના ત્રણ ફટકા સહન કરી શકે છે. આજના યુગમાં સામગ્રી વિજ્ઞાન માટે ખૂબ જ પ્રભાવશાળી.
બોરોન કાર્બાઇડમાંથી બનેલ આર્મર પરંપરાગત સ્ટીલના વિકલ્પોની તુલનામાં કુલ સિસ્ટમ વજનમાં લગભગ 30% ઘટાડો કરે છે, પરંતુ હજુ પણ વધુ સારી સુરક્ષા પૂરી પાડે છે. વાસ્તવિક જીવનમાં ફાયદા પણ ખૂબ મહત્વપૂર્ણ છે. સૈનિકો લગભગ 18% વધુ ઝડપથી ચાલી શકે છે, જે મેદાનમાં ઓપરેશન માટે મોટો તફાવત લાવે છે. તેમજ લાંબા ગાળાની તૈનાતી પછી તેઓને લગભગ 22% ઓછી થાક અનુભવાય છે, જે લાંબા ગાળાના મિશન દરમિયાન ખૂબ મહત્વપૂર્ણ છે. 4.5 કિલોગ્રામ કરતાં ઓછા વજનમાં સંપૂર્ણ ધડની આવરણ હોવા છતાં, આ સામગ્રી તેની સાપેક્ષ ઓછી ઘનતા (2.52 ગ્રામ પ્રતિ સિસિ) અને મોહસ સ્કેલ પર 9.6ની અદ્ભુત કઠિનતાને કારણે ખૂબ સારી રીતે કાર્ય કરે છે. સૈન્ય કર્મચારીઓને સુરક્ષાનું સ્તર ગુમાવ્યા વિના આખો દિવસ આરામ મળે છે, જે આધુનિક યુદ્ધ સાધનો માટે એક સ્માર્ટ પસંદગી બનાવે છે.
બોરોન કાર્બાઇડ મહત્વપૂર્ણ રક્ષણ પ્લેટફોર્મ્સ પર કાર્યરત છે:
| સિસ્ટમ પ્રકાર | વજનમાં ઘટાડો | રક્ષા સ્તર |
|---|---|---|
| ટેક્ટિકલ બોડી આર્મર | 35-40% | NIJ IV |
| હેલિકોપ્ટર આર્મર | 28-32% | MIL-A-6620F |
| મોબાઇલ કમાન્ડ યુનિટ્સ | 25-30% | સ્ટેનેગ 4569 એલ4 |
તેની ન્યૂટ્રોન શોષણ ક્ષમતા (380 બર્ન્સ ક્રોસ-સેક્શન) તેને ન્યુક્લિયર-હાર્ડન્ડ વાહનો અને સમુદ્રી આર્મરમાં પણ મૂલ્યવાન બનાવે છે. ઝડપી પ્રતિસાદ સાધનોના ફીલ્ડ ટેસ્ટમાં ઓછા લોડ કારણે 72% વધુ ઝડપી તૈનાતી જોવા મળી, જે ટેક્ટિકલ પ્રતિસાદ ક્ષમતાને વધુ વધારે છે.
સૈનિક કવચનું વજન લગભગ 7.1 કિગ્રાથી ઘટાડીને માત્ર 4.8 કિગ્રા કર્યા પછી આર્મી રિસર્ચ લેબને કંઈક રસપ્રદ જણાયું. સૈનિકો મેદાનમાં લાંબા સમય સુધી કામ કરી શક્યા, ખરેખર, લગભગ 38% વધુ સમય સુધી. તેમના ત્રણ દિવસના પરીક્ષણમાં એ પણ જણાયું કે - થાકને કારણે થતી ભૂલોમાં ખૂબ જ ઘટાડો આવ્યો, કુલ ભૂલોમાં લગભગ 61% ઘટાડો. અને સૈનિકોએ લક્ષ્ય પર નિશાના લગાવવામાં લગભગ 20% વધુ ચોકસાઈ દાખવી, હાલાંકે યુદ્ધભૂમિ પર તણાવ ખૂબ વધી ગયો હતો. આવું શા માટે થાય છે? સ્પષ્ટ છે કે તેમને શારીરિક રીતે ઓછું વજન ખેંચી રહ્યું છે, પણ બીજો મોટો પરિબળ એ છે કે સાધનોની અંદર કેટલી ગરમી એકત્રિત થાય છે. નવા કવચમાં બોરોન કાર્બાઇડનો ઉપયોગ થાય છે, જે ગરમીને સારી રીતે દૂર કરે છે (જો કોઈને આ આંકડાઓમાં રસ હોય, તો લગભગ 120 W પ્રતિ મીટર કેલ્વિન). આનો અર્થ એ થાય છે કે લડાઈ દરમિયાન જ્યારે તાપમાન સામાન્ય રીતે ઊંચે જાય છે ત્યારે જૂના ધાતુના કવચની સરખામણીએ સૈનિકો 2 અથવા 3 ડિગ્રી સેલ્સિયસ ઠંડા રહે છે.
વિકર્સ માપદંડ મુજબ, લગભગ 38 થી 42 GPaની સખતાની દૃષ્ટિએ બોરોન કાર્બાઇડ ત્રીજા સ્થાને આવે છે, પરંતુ ફ્રેક્ચર ટફનેસની દૃષ્ટિએ તેની ખરાબ કામગીરી છે, જે 2.9 થી 3.7 MPa રૂટ મીટરની વચ્ચે હોય છે. આનો અર્થ એ થાય છે કે સતત ધક્કા લાગવાથી સામગ્રી સરળતાથી નિષ્ફળ જઈ શકે છે. કેટલાક પરીક્ષણોમાં એવું જણાવાયું હતું કે નિયમિત બોરોન કાર્બાઇડ ટાઇલ્સને માત્ર 7.62x39mmની સ્ટેન્ડર્ડ આર્મર પિયર્સિંગ ગોળીથી ત્રણ વખત માર માર્યા પછી તેમની રક્ષણાત્મક ક્ષમતા લગભગ 22% ઘટી ગઈ હતી. આ એક એવી સામગ્રી માટે ખૂબ સારું પ્રદર્શન નથી જેને ઉપલબ્ધ સૌથી મજબૂત સામગ્રીઓમાંથી એક માનવામાં આવે છે. ઉદ્યોગે બોરોન કાર્બાઇડ પ્લેટ્સની પાછળ અલ્ટ્રા-હાઇ મોલિકયુલર વેઇટ પોલિઇથિલિનની સ્તરો ઉમેરીને પ્રતિસાદ આપ્યો છે. આ UHMWPE બેકિંગ સિસ્ટમ ધક્કાની બાકીની ઊર્જાને શોષી લેવામાં મદદ કરે છે અને સમાન સ્ટીલ આર્મર સોલ્યુશન્સની સરખામણીએ આખી પેકેજિંગને લગભગ 40% હળવી રાખે છે.
સિન્ટરિંગની માંગને કારણે ઉત્પાદન ખર્ચ ચોરસ મીટર દીઠ 1,500 ડૉલરથી વધુ છે—જે એલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડની તુલનાએ લગભગ ત્રણ ગણો છે: 2,200°C તાપમાન અને 8–12 કલાક સુધી 20MPa દબાણ. પ્રતિક્રિયા-બંધન બોરોન કાર્બાઇડ (RBB4C) જેવી ઊભરતી પદ્ધતિઓ પ્રક્રિયા સમયમાં 30% ઘટાડો કરે છે, જોકે તેનાથી મળતી 12% ધાતુકીય સિલિકોનની સામગ્રી બેલિસ્ટિક કામગીરીમાં થોડો ઘટાડો કરે છે.
પર્યાવરણીય સંવેદનશીલતા વિશેની શરૂઆતની ચિંતાઓ મેદાન પરીક્ષણ દ્વારા મોટાભાગે દૂર થઈ છે:
આ પરિણામો વિવિધ આબોહવામાં વૈશ્વિક તૈનાતી માટે બોરોન કાર્બાઇડની યોગ્યતાની પુષ્ટિ કરે છે.
સંશોધકો બોરોન કાર્બાઇડ મેટ્રિસીસમાં 2–5 નેનોમીટર સિલિકોન કાર્બાઇડ નેનોવાયર ઉમેરી રહ્યા છે, જે 40% સુધીનો સુધારો કરતાં ઘનતામાં વધારા વિના ફ્રેક્ચર ટફનેસને 4.1–5.2 MPa·m સુધી વધારે છે. 2024 ના પ્રોટોટાઇપમાં ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ કોટિંગનો ઉપયોગ કરવાથી 5.56×45mm NATO રાઉન્ડ સામે 18% વધુ મલ્ટી-હિટ ક્ષમતા પ્રાપ્ત થઈ, જે આગામી પેઢીના આર્મરમાં પ્રતિભાવશાળી પ્રગતિનું સૂચન કરે છે.
ઉન્નત ડિઝાઇન સ્તરીય ગોઠવણીમાં બોરોન કાર્બાઇડની સપાટીની કઠિનતાનો ઉપયોગ કરે છે:
| સ્તર | સામગ્રી | માપ | કાર્ય |
|---|---|---|---|
| સ્ટ્રાઇક ફેસ | બોરોન કાર્બાઇડ | 5-6 મીમી | પ્રોજેક્ટાઇલ કોર તોડી નાખે |
| મધ્યમ સ્તર | સિલિકન કાર્બાઇડ | 3-4 મીમી | અવશેષ ઊર્જા શોષણ |
| બેકિંગ | UHMWPE | 15-20 મીમી | કેચ ફ્રેગમેન્ટેશન |
આ ગ્રેડ પ્રણાલીઓ મોનોલિથિક સિરામિક પ્લેટો કરતાં 28% હળવી—માત્ર 4.3 કિગ્રા/મી² પર NIJ સ્તર IV સુરક્ષાને પૂર્ણ કરે છે—જે રણનીતિક સામગ્રીના એકીકરણ દ્વારા અનુકૂળિત કાર્યક્ષમતા પૂરી પાડે છે.
EN
