高アルミナセラミックスはなぜ防弾分野で使用できるのか？

高強度、高硬度、そして多くの環境下での化学的不活性性を備えた99%アルミナセラミックスは、防弾分野において優れた応用性を発揮します。防弾セラミックスと高強度・高弾性率の繊維複合板を組み合わせることで防弾層が形成されます。高速の弾丸がセラミック層に衝突すると、セラミック層は粉砕するか、中心点から外側に向かって亀裂が広がり、弾丸のエネルギーの大部分を吸収します。その後、高弾性率の繊維複合板が残りの弾丸のエネルギーをさらに吸収します。

エネルギー吸収プロセス防弾セラミック大まかに3つの段階に分けられます。
① 初期衝撃段階：弾丸がセラミック表面に衝突し、弾頭が鈍くなり、セラミック表面上で細かく硬い破片に砕け散る。
② 侵食段階：鈍くなった弾丸は破片領域を侵食し続け、セラミック破片の連続した層を形成します。
③ 変形、亀裂、破壊の段階：最終的に、セラミック内部に引張応力が発生し、セラミックが粉砕されます。弾丸がセラミックに命中する過程で、弾丸とセラミックの両方が損傷を受けました。

防弾セラミックスが金属よりも優れている点の1つは、金属材料は弾丸の衝撃に耐える際に塑性変形を起こし、エネルギーを吸収することです。人体に装着した場合、この塑性変形は人体に害を及ぼす可能性があります。一方、防弾セラミックスはほとんど塑性変形を起こしません。

そのため、先進セラミックスを装甲システムに応用することは非常に魅力的であり、防弾チョッキ、車両、航空機などの装備品の防護装甲として広く使用されるようになっている。