Além de fibras de alto-desempenho, cerâmica, metais e materiais inteligentes, fibra de carbono, tecido não tecido de polietileno de ultra-peso molecular (tecido UD) e alguns materiais de matriz composta também são comumente usados em estruturas de coletes à prova de balas. Freqüentemente servem como camadas auxiliares ou de suporte, melhorando o desempenho geral de proteção e redução de peso.
1. Fibra de carbono – um material de camada de amortecimento leve e de alta-resistência
Embora a própria fibra de carbono tenha capacidades limitadas de proteção balística, seu alto módulo e baixa densidade a tornam um material de camada de suporte ou amortecimento ideal.
É comumente usado em armaduras compostas, posicionado atrás de inserções de cerâmica para absorver a energia residual do impacto, evitar a quebra da placa traseira e reduzir o risco de traumatismo contuso.
Também tem amplas aplicações em estruturas balísticas de helicópteros, tanques e navios; por exemplo, placas compostas híbridas de aramida/fibra de carbono podem reduzir o peso em mais de 30% em comparação com placas de aço tradicionais.
2. Tecido unidirecional (tecido UD) – uma forma avançada de fibras de alto-desempenho
Este não é um material novo, mas um tecido composto feito pelo arranjo unidirecional de fibras de polietileno ou aramida de ultra{0}}alto peso molecular e fixando-as com resina.
Comparado aos tecidos tradicionais, o tecido UD apresenta tensão de fibra mais uniforme, maior eficiência de transferência de energia e resistência à tração significativamente melhorada.
No mesmo nível de proteção, o tecido UD pode reduzir o peso em 20% a 30% em comparação com os tecidos de aramida tradicionais, tornando-o um dos materiais macios à prova de balas mais leves e resistentes atualmente disponíveis.
3. Matriz de Resina e Polímero – A “Cola Estrutural” Invisível
Em tecido UD, inserções compostas e outras estruturas, as resinas termofixas (como a resina epóxi) desempenham um papel crucial na ligação de fibras e na transferência de tensão.
As propriedades da resina afetam diretamente a rigidez geral e a capacidade de dissipação de energia do material. Embora não forneça diretamente proteção "à prova de balas", é um fator significativo que determina a eficácia da proteção à prova de balas.
4. Fibras Naturais (Aplicações Históricas) – Primeiros Protótipos de Coletes à Prova de Balas
No final do século XIX, a seda multi-camadas era usada para fazer coletes à prova de balas, capazes de resistir a balas de pistola-de baixa velocidade, mas eram caros e ofereciam proteção fraca, e desde então foram eliminados.
A pesquisa moderna ocasionalmente explora materiais compostos de seda de aranha. Por exemplo, a Universidade de Trento, na Itália, infundiu grafeno na seda de aranha, alcançando uma resistência 3,5 vezes maior que a da seda natural de aranha, demonstrando aplicações potenciais, mas a produção em massa ainda não começou.
5. Novos aditivos para compósitos – chave para melhorar o desempenho da cerâmica
Durante o processo de sinterização de cerâmicas à prova de balas, pós aditivos multifásicos (como Y₂O₃, AlN, etc.) são adicionados para otimizar a estrutura do grão, melhorar a densidade e aumentar a resistência ao impacto.
Embora esses aditivos vestigiais não constituam independentemente a camada à prova de balas, eles são cruciais para melhorar o desempenho de proteção de cerâmicas-de alta qualidade, como carboneto de silício e carboneto de boro.
