У савременим борбеним ситуацијама, војницима је потребна оклопна опрема која нуди врхунску заштиту, а истовремено има што мању тежину. Према недавној студији одбрамбених аналитичара из 2023. године, скоро четири од пет тимова специјалних снага траже лакше варијанте оклопне опреме која и даље ефикасно зауставља метке. Разлог? Стварне мисије често зависе од тога колико брзо трупе могу да се крећу кроз терен. Тешка опрема их успорава, што значи спорију реакцију када се ситуација погорша. Лакши оклоп омогућава им да задрже покретност неопходну за преживљавање заседе и успешно извршавање задатака.
Борон карбид има густину од око 2,52 грама по кубном центиметру, што га чини око 15 процената лакшим од алуминијума. Опрема направљена од овог материјала има тежину која је између 30 до 40 процената мања у односу на заштиту од обичног челика. Разлог овом корисном ефекту крије се у структури материјала. Атоми бора и угљеника стварају веома јаке везе унутар кристалне мреже, што омогућава изузетну чврстоћу при истовременој нискoj тежини. Када су војна возила тестирала плоче од борон карбида у пустињским условима, студије новијих материјала показале су побољшање покретљивости од око 22% у поређењу са старијим системима оклопа.
| Imovina | Бор карбид | Klorid silicijuma | Aluminijev oksid |
|---|---|---|---|
| Густина (г/см3) | 2.52 | 3.21 | 3.97 |
| Тврдоћа (GPa) | 36 | 24 | 18 |
| Склањање пројектила | 92% | 85% | 78% |
| Могућност одолевања више удараца | 87% | 91% | 82% |
Подаци о балистичким перформансама према стандардизованим протоколима тестирања НАТО-а (2023)
Ова поређења истичу изузетну тврдоћу и лакоћу бор карбида, због чега је идеалан за примену у високим перформансама, упркос нешто нижој отпорности на више удараца у односу на силикон карбид.
Чињеница да је бор карбид толико лак пружа стварне предности у покретности војницима, иако увек постоји компромис између дебљине оклопа потребне за одговарајућу заштиту. Узмимо стандардну плочу од 12 мм бор карбида, на пример — може зауставити оне непријатне метке калибра 7,62 мм НАТО који путују брзином од око 840 метара у секунди, а при том има масу само око 2,1 килограма. То је заправо 35 процената лакше у поређењу са сличним плочама направљеним од силикон карбида. Војни теренски тестови су показали и нешто занимљиво: трупе опремљене оваквом опремом имају склоност да реагују отприлике 18% брже током борбе на близу у урбаним срединама. Што је напроsto разумно — мања тежина на телу значи бољу покретност и бржу реакцију у стиснутим ситуацијама где сваки тренутак има значај.
Борон карбид је један од оних супер чврстих материјала, са тврдоћом од око 9,49 на Мосовој скали, што га ставља испред готово свих керамичких материјала који се данас користе за телесну заштиту. Оно што овај материјал чини посебним јесте то што заправо расцепљује метке приликом поготка. Материјал делује огромним силама смичења на било шта што се креће бржим брзинама од око 850 метара у секунди. Истраживања показују да атомска структура борон карбида такође боље управља кинетичком енергијом, распршујући је отприлике 23 процента ефикасније у односу на силицијум карбид када је изложена тешким меткама пробојне акције. Ово производачима пружа стварну предност у дизајнирању заштите, нешто што је више пута потврђено током стварних композитних балистичких тестова у лабораторијама широм земље.
Са чврстоћом на притисак од 2,8 GPa, бор карбид одржава структурну целину током ударних дејстава која трају милисекунде, а која би изобличила или разбила друге керамике. Ова отпорност омогућава оклопу да издржи више директних погодака унутар полупречника од 5 cm без губитка функционалности — основни захтев за сертификат NIJ нивоа IV против пробојних метака калибра .30.
Иако је жилавост бор карбида на пуцање (2,9 MPa·m) нижа у односу на метале, произвођачи ово ограничење умањују кроз напредне конструкције:
Ове иновације побољшавају перформансе при више погодака до 40%, повећавајући поузданост у стварној употреби.
Бор карбид неутралише претње кроз три одвојене фазе:
Овај синергетски процес омогућава да плоча дебљине 18 mm од бор карбида заустави метке калибра 7.62×51mm НАТО, при чему има за 35% мању масу у односу на одговарајућу челичну оклопну заштиту.
Када је реч о заустављању метака високе брзине из пушке, бор карбид заиста истиче, јер испуњава и НИЈ ниво III за пробојне метке 7.62x39мм и прелази чак до стандарда нивоа IV против .30-06 АПМ2 муниције. Лабораторијски тестови су показали да око 95 процената тих пројектила нивоа IV буде потпуно заустављено, без значајног деформисања на задњој страни. Шта овај материјал чини толико специјалним у поређењу са алтернативама као што је силикон карбид? Па, бор карбид нуди исти ниво заштите, али је тежак око 12 до 15 процената мање. Та разлика у тежини има велики значај када особље на терену мора носити своју опрему цео дан и при том остати заштићено од балистичких претњи.
Када трупе оперишу у подручјима са озбиљним претњама, теренски извештаји показују да је оклоп успешно зауставио више пробојних метака без потpunог квара. Тестови су показали да борон карбидне плоче могу зауставити и 5.56x45мм SS109 метке и оне непријатне 7.62x54R BZ API метке који путују брзином од око 940 метара у секунди. Најважније је да је око 98 од сваких 100 војника који су носили ову заштиту пријавило да су били мање повређени кад су погођени. Ова врста перформанси заиста доказује зашто борон карбид ради тако добро за војнике који се брзо крећу кроз градове где претње могу доћи из било ког правца у било ком тренутку.
Борон карбид прилично зауставља пројектиле при првом удару, али оно што се дешава након тога захтева сериозну пажњу инжењера. Анализа микроструктуре открива нешто занимљиво: те мале пукотине се шире спорије за отприлике 30 до можда 40 процената у односу на алуминијум оксид. То заправо чини велику разлику када је у питању спречавање одвајања опасних комада. Војска је последњих дана радила на бољим облицима плочица и јачим ивицама између њих. Ове побољшане карактеристике значе да шестоугаоне бронирале плоче сада могу да поднесу три удара бронебодних метака један поред другог, на растојању од око 5 центиметара. Прилично impresивно за савремену науку о материјалима.
Oklop od bor karbida smanjuje ukupnu težinu sistema za oko 30% u poređenju sa tradicionalnim čeličnim rešenjima, a pritom nudi još bolju zaštitu. Prednosti u stvarnom svetu su takođe značajne. Vojnici se mogu kretati otprilike 18% brže, što čini veliku razliku u terenskim operacijama. Takođe, prijavljuju osećaj umora koji je za oko 22% manji nakon dužih misija, što je izuzetno važno tokom produženih zadatka. Čak i uz potpunu zaštitu trupa koja ima težinu ispod 4,5 kilograma, ovaj materijal izuzetno dobro funkcioniše jer kombinuje relativno nisku gustinu od 2,52 grama po kubnom centimetru sa impresivnom tvrdoćom od 9,6 na Mohovoj skali. Vojnici imaju udobnost tokom celog dana bez ikakvog kompromisa u sigurnosti, što ga čini pametnim izborom za modernu bojnu opremu.
Bor karbid se koristi na ključnim platformama u odbrani:
| Tip sistema | Smanjenja težine | Nivo zaštite |
|---|---|---|
| Taktička telovna oklop | 35-40% | NIJ IV |
| Oklop za helikoptere | 28-32% | MIL-A-6620F |
| Мобилне командне јединице | 25-30% | STANAG 4569 L4 |
Његова способност апсорпције неутрона (380 барни пресек) чини га вредним и за возила отпорна на нуклеарно зрачење и поморску оклопну заштиту. Тестови опреме за брзу реакцију показали су 72% бржу дислокацију због смањене тежине терета, што даље повећава тактичку одговорност.
Истраживачка лабораторија војске открила је нешто занимљиво када је смањила тежину пешадијског оклопа са око 7,1 kg на само 4,8 kg. Војници су могли дуже да издрже у терену, заправо око 38% дуже. Њихови тестови током три дана показали су још нешто — грешке изазване умором значајно су се смањиле, укупно око 61% мање грешака. А војници који циљају у мету били су чак око 20% прецизнији, чак и када би ситуација на бојишту постала веома напета. Зашто се ово дешава? Па, очигледно је да их физички оптерећује мање тежине, али још један важан фактор је колико се топлота накупља у опреми. Нови оклоп користи бор карбид који претходно отпушта топлоту (око 120 W по метру Келвин, ако неког интересују ти подаци). То значи да војници остају хладнији за око 2 или 3 степена целзијуса у односу на старији метални оклоп током борби када температура обично расте.
Бор карбид је трећи по тврдоћи, са око 38 до 42 GPa према Викерсовим мерењима, али има значајан недостатак у погледу отпорности према пуцању, која износи између 2,9 и 3,7 MPa корен метара. То значи да материјал може прилично лако престати да функционише након више удараца. Неке испробаве су показале да обичне плоче од бор карбида заправо губе око 22% својих заштитних способности већ након три хита цеви стандардног 7,62x39mm оклопопробојног метка. То није добар резултат за материјал који треба да буде један од најчвршћих на располагању. Индустрија је реаговала додавањем слојева ултра-високомолекуларног полиетилена иза плоча од бор карбида. Ови UHMWPE потпорни системи помажу у апсорпцији преостале енергије удараца и чине да цела комбинација буде отприлике 40% лакша у односу на одговарајућа решења од челика.
Troškovi proizvodnje premašuju 1.500 USD po kvadratnom metru — skoro trostruko više u odnosu na aluminijum-oksid — zbog zahteva za sintranje: temperature od 2.200°C i pritisak od 20MPa koji traje 8–12 sati. Novije metode, kao što je reakciono vezani karbid bora (RBB4C), smanjuju vreme obrade za 30%, mada prisustvo 12% metalnog silicijuma blago umanjuje balističke performanse.
Rane zabrinutosti oko osetljivosti na spoljašnju sredinu u velikoj meri su razrešene poljskim testiranjem:
Ovi rezultati potvrđuju pogodnost karbida bora za upotrebu širom sveta u različitim klimatskim uslovima.
Истраживачи уграђују силикон карбид наножице димензија 2–5 nm у матрице боровог карбида, чиме повећавају отпорност на прслинање на 4,1–5,2 MPa·m — што је побољшање од 40% — без повећања густине. Прототип из 2024. године, који користи графен оксид преко, постиже 18% већу способност против више удараца од стране метака калибра 5,56×45mm НАТО, што указује на перспективне напретке у брони следеће генерације.
Напредни дизајни искоришћавају површинску тврдоћу боровог карбида у слојевитим конфигурацијама:
| Sloj | Материјал | Debljina | Funkcija |
|---|---|---|---|
| Ударна површина | Бор карбид | 5-6mm | Разбија језгро пројектила |
| Srednji sloj | Klorid silicijuma | 3-4mm | Апсорбује остатну енергију |
| Povrat | УХМВПЕ | 15-20MM | Прихвата фрагментацију |
Ови ослабљени системи испуњавају захтеве заштите НИЈ нивоа IV само са 4,3 kg/m² — што је 28% лакше у односу на монолитне керамичке плоче — омогућавајући оптимизовану перформансу кроз стратешку интеграцију материјала.
EN
