Como Melhorar o Desempenho Anti-Amassamento de Capacetes à Prova de Balas

Definição Central do Desempenho Anti-Amassamento e Padrões da Indústria

O desempenho anti-amassamento de um capacete à prova de balas refere-se à capacidade da carcaça do capacete e do forro interno de evitar amassamentos permanentes quando submetidos a impactos de alta velocidade (por exemplo, de balas ou estilhaços) ou colisões com força contundente. Normalmente, a profundidade máxima de amassamento permitida é ≤15 mm, em conformidade com padrões como NIJ STD 0106.01 e GA 293. Este desempenho é um indicador crítico para medir a integridade protetora do capacete, pois afeta diretamente a probabilidade de sobrevivência do usuário em impactos não penetrantes.

Atualizações de Material: Construindo uma Base Sólida para Proteção Contra Amassados

1. Iteração de Materiais da Carcaça

Compósitos de fibra de alto módulo como escolha preferencial: Selecione compósitos de fibra de alto módulo, como polietileno de ultra-alto peso molecular (UHMWPE) e fibras de aramida (Kevlar) grau IIIA ou superior. Melhore a tenacidade ao impacto aumentando a densidade areal da fibra (recomendado ≥600g/㎡). Essas fibras possuem resistência à tração superior a 3,5 GPa, podendo efetivamente dispersar a energia do impacto e reduzir amassados locais.

Design de camada intermediária cerâmica composta: Placas cerâmicas compostas de alúmina (Al₂O₃) ou carbeto de silício (SiC) (com espessura de 3-5 mm) no lado interno da carcaça de fibra. Aproveite a alta dureza das cerâmicas para evitar concentração de tensões no ponto de impacto e combine isso com o amortecimento por tenacidade da camada de fibra, formando um sistema de dupla proteção de "resistência rígida + absorção suave".

2. Otimização dos Materiais da Forração

Revestimento de espuma de poliuretano (PU) de alta densidade: Substituir materiais EVA tradicionais por revestimentos de espuma de PU de alta densidade (densidade ≥80 kg/m³). Com uma taxa de recuperação sob compressão de ≥90%, esses revestimentos podem absorver energia por meio de deformação elástica no momento do impacto, evitando que amassados na carcaça sejam transferidos para a cabeça.

Estrutura inovadora de núcleo em alumínio alveolar: Incorporar núcleos de liga de alumínio em estrutura alveolar no revestimento de PU (tamanho das células alveolares: 5-8 mm; espessura da parede: 0,1-0,2 mm). Utilizar a estabilidade sob compressão da estrutura alveolar para dispersar ainda mais as cargas de impacto e reduzir o risco de amassados locais.

Inovação no Design Estrutural: Otimização dos Caminhos de Transmissão de Força

1. Otimização do Raio da Superfície Curva

Adota um design "semelhante a um esferoide" para a carcaça do capacete. Controla o raio de curvatura do topo entre 120-150 mm e o raio de curvatura lateral entre 80-100 mm. Isso evita a concentração de energia de impacto causada por designs planos ou com pequena curvatura, dispersando a energia por toda a carcaça do capacete através da desviação em superfícies curvas.

2. Estrutura Composta Multicamadas

Implementa uma estrutura composta de três camadas constituída por "carcaça + camada amortecedora + forro interno":

A carcaça é feita de materiais compósitos reforçados com fibra;

A camada amortecedora utiliza gel de sílica ou borracha de butilo (com espessura de 5-8 mm);

O forro interno é feito de espuma de PU.

As três camadas são firmemente unidas por meio de um processo de moldagem a quente. Ao explorar as diferenças no módulo de elasticidade dos diversos materiais, a energia de impacto é gradualmente absorvida e dissipada, evitando amassamentos causados pela rigidez insuficiente de um único material.

3. Design de Reforço nas Bordas

Adicione tiras de reforço em fibra de carbono (15-20 mm de largura, 2-3 mm de espessura) nas bordas do capacete. Isso aumenta a resistência ao impacto das bordas, evita amassados ou deformações locais durante impactos laterais e melhora a estabilidade estrutural geral do capacete.

Melhorias no Processo: Garantindo o Desempenho dos Materiais e Estruturas

1. Processos de Moldagem de Precisão

(1) Moldagem da carcaça: Utilize moldagem por compressão para a carcaça, controlando a temperatura de moldagem entre 120-150 °C e a pressão em 2-3 MPa. Isso garante a completa impregnação das fibras com resina, reduz a porosidade interna (≤1%), e melhora a densidade do material — evitando desempenho reduzido contra amassados locais causado por defeitos de processo.

(2) Moldagem da almofada: Adote um processo integrado de injeção com espumação para a almofada, garantindo uniformidade na espumação e eliminando pontos de concentração de tensão causados por bolhas de ar ou densidade irregular.

2. Tecnologia de Ligação de Interface

Utilize adesivos à base de resina epóxi (resistência ao cisalhamento ≥15MPa) para unir firmemente a carcaça, a camada amortecedora e o forro interno por meio de prensagem a quente. Isso evita a descamação entre camadas, garante a transmissão eficaz da energia do impacto entre as camadas e evita afundamentos locais causados pelo afrouxamento entre camadas.