مقداری مختصر مقاله رو گذاشتم

جلیقه ضد گلوله از یک قطعه مستطیل شکل در قسمت جلو، ورقی از جنس پلیمرهای پلاستیک به شکل جلیقه مرکب از جنس کولار ، spectra shield یا در مواردی از twron (مشابه کولار) یا bynema (مشابه spectra) تشکیل شده است.

لایه های کولار با بافت تار و پودی با استفاده از نخ کولار به هم دوخته می شوند. منسوخ نبافته از جنس Spectra shield توسط رزین هایی مثل kraton پوشیده شده وسپس بین دو لایه فیلم پلی اتیلن قرار می دهند.
قطعه واقع در قسمت جلوی جلیقه ضد گلوله تأمین حفاظت را عهده دار بوده ولی شخص با آن احساس راحتی نمی کند. این قطعه داخل لفاف پارچه ای از جنس مخلوط پنبه پلی استر یا نایلون قرار می گیرد. برای رفاه بیشتر به قسمت داخلی لفاف که با بدن در تماس است، لایه ای از مواد جاذب مثل Kumax دوخته می شود. برای حفاظت و ایمنی بیشتر می توان از لایه نایلون برای حفاظت بیشتر استفاده کرد. در داخل جلیقه هایی که در موقعیت های بسیار خطرناک مورد استفاده قرار می گیرد، کیسه های کوچکی برای قرار دادن صفحاتی از جنس سرامیک یا فلز با پوششی از الیاف شیشه، متصل می شود. این نوع جلیقه حفاظت شخصی در مقابل تصادف اتومبیل، ضربه چاقو یا اجسام را نیز تأمین می کند.
از لوازم مختلفی برای بستن جلیقه مثل نوار های پارچه ای یا کش همراه با قلاب های فلزی یا زیپ های چسبان (Velcro closures) استفاده می شود.


بر خلاف کولار، پارچه های تولید شده از الیاف Spectra معمولاًً دارای بافت تار و پودی نمی باشند. پلیمر پلی اتیلن پس از ریسیده شدن به صورت رشته های موازی با هم در می آیند این رشته ها توسط رزین پوشش داده شده و لایه های یک پاچه ای به نام Spectra را تشکیل می دهند.
دو لایه از این منسوج به صورت عمود بر هم قرار می گیرند و به هم متصل می شوند و منسوج نبافته نهایی را به وجود می آورند. سپس این منسوج در بین دو لایه فیلم پلی اتیلن قرار می گیرد. مقاومت Spectra Shield تقریبا 10 برابر فولاد (با وزنی مشابه) و 30 درصد سبکتر از کولار می باشد.

جلیقه ضد گلوله چگونه عمل می کند؟

انسان از هزاران سال پیش زره به تن می کرده است، قبایل باستان در هنگام شکار پوست حیوانات را به دور بدنشان می بستند. جنگجویان روم باستان و اروپایی های قرون وسطی، پیش از رفتن به میدان نبرد، بدن خود را با صفحه های فلزی می پوشانند. در دهه 1400 زره در دنیای غرب بسیار فراگیر و پیشرفته شد و با یک زره مناسب شخص تقریبا شکست ناپذیر بود. با پیشرفت اسلحه و توپ در دهه 1500 زره ها تغییر کردند. سرعت بالا ی گلوله ها، می توانند به آنها انرژی لازم برای نفوذ در لایه های نازک فلزی را بدهد.
بنابراین می توان بر ضخامت فلزات زره های سنتی افزود ولی بنابراین برای شخص تن کننده بسیار سنگین و طاقت فرسا می گردد. مهندسین در دهه 1960 یک جلیقه ضد گلوله و مناسب را ساختند که بر خلاف زره های سنتی بسیار راحت بود.
جلیقه های ضد گلوله سبک از فلز ساخته نشده اند بلکه از بافت های فیبری که قابل دوخت بر روی جلیقه و دیگر لباس های سبک می باشد ساخته شده اند.

جلیقه های ضد گلوله امروزی، به دو نوع تقسیم می شود:
- جلیقه های ضد گلوله سخت
- جلیقه های ضد گلوله نرم
جلیقه های ضد گلوله سخت
جلیقه های ضد گلوله سخت از صفحه های فلزی و یا سرامیکی ضخیم ساخته می شوند و به اندازه کافی برای انحراف گلوله و سایر سلاح ها مقاومند. مواد بکار رفته در این جلیقه ها، گلوله ها را با همان نیرویی که به داخل در حال وارد شدن است به خارج هل می دهند. به این ترتیب جلیقه غیر قابل نفوذ خواهد بود.
جلیقه های ضد گلوله سخت حفاظت بیشتری را نسبت به جلیقه های ضد گلوله نرم ایجاد می کنند ولی طاقت فرساتر هستند. افسرهای پلیس و کارکنان نظامی این نوع از لوازم حفاظتی را در هنگامی که میزان خطر احتمالی بالا باشد به تن می کنند ولی برای استفاده های روزمره عموما از جلیقه های ضد گلوله نرک که می توان به صورت ژاکت یا تی شرت معمولی به تن کرد، استفاده می کنند.
چرا جلیقه های ضد گلوله از صفحه های سرامیکی ساخته می شوند؟
کاشی های حمام از جنس سرامیک ساخته می شوند و بسیار شکننده و نازک هستند. چرا برای جلیقه های ضد گلوله مناسب هستند. امروزه هزاران ماده مختلف به عنوان سرامیک مشخص شده اند. سرامیکی که در جلیقه های ضد گلوله به کار میروند آلومینا (Alumina) نام دارد که دارای فرمول شیمیایی AL203 است. آلومینا از یاقوت کبود ساخته می شود و جسم بسیار سختی است. همچنین می توان صفحه هایی بسیار محکمی را یافت که از پلاستیک پلی اتیلن ساخته شده اند که از سرامیک ضخیم تر و مشبک ترند اما به سختی و محکمی آن نیستند ولی سبک ترند.
جلیقه های ضد گلوله نرم
جلیقه های ضد گلوله نرم مفهوم گیج کننده ای است. چگونه ممکن است یک تکه لباس گلوله را متوقف کند؟ روش کار این جلیقه ها بسیار ساده است. در درون این جلیقه ها یک ماده ضد گلوله قرار دارد که در حقیقت یک توری بسیار قوی است. برای درک چگونگی عملکرد آن، تور دروازه فوتبال را در نظر بگیرید. در پشت دروازه بستهش ده است. وقتی که توپ به دروازه شوت می شود، دارای انرژی زیادی اس و در هنگام اصابت به تور، در یک نقطه مشخص تور را به عقب هل می دهد. هر رشته از یک سمت تیرک به سمت دیگر امتداد دارد و نیروی وارد آمده در آن نقطه مشخص را به سر تا سر پخش می کند. این نیرو به دلیل به هم بافته بودن رشته ها پخش می شود. زمانی که توپ رشته های افقی تور را هل می دهد دیگر رشته ها نیز در عوض، دیگر رشته های افقی را هل داده و به این طریق، همه قسمت های تور انرژی وارده توپ را جذب می کنند و فرقی نمی کند که گلوله به کدام قسمت از تور اصابت کرده باشد.
اگر یک تکه از ماده ضد گلوله را زیر میکروسکوپ قرار دهیم، همین ساختار را مشاهده خواهیم کرد. رشته های بلندی از الیاف را که به هم تنیده شده اند تا یک ساختار توری شکل متراکم را تشکیل دهند. حال با توجه به اینکه یک گلوله بسیار سریع تر از توپ حرکت می کند، بنابراین این توری باید از مواد محکم تری ساخته شود. معروف ترین ماده ای که در ساخت جلیقه های ضد گلوله به کار می رود، الیافی به نام KEVLAR است. Kevlar الیافی سبک وزن است که 5 برابر مقاوم تر از یک تکه فولاد، در همان وزن است زمانی که این ماده به صورت یک تور متراکم در می آید، می تواند نیروی زیادی را جذب کند. به منظور جلوگیری از رسیدن گلوله به سطح بدن، جلیقه ضد گلوله باید برخلاف ضربه مستقیمی که گلوله وارد می کند، عمل کند.
Kevlar
در گذشته Kevlar رایج ترین نوع الیاف برای ساختن جلیقه های ضد گلوله بود ولی امروزه مواد دیگری به کار گرفته شده است که در دسترس ترین آنها، Vectran نام دارد و حدودا دو برابر مقام تر از Kevlar و 5 تا 10 برابر مقاوم تر از فولاد است.
یک نوع الیاف دیگر که اخیرا رایج شده،ابریشم عنکبوت نام دارد. بر روی بزها کارهای ژنتیکی انجام شد تا بتوان از آنها در تولید جزء شیمیایی ابریشم عنکبوت استفاده نمود. ماده حاصله Biosteel نام گرفت. یک رشته از Biosteel 20 برابرمقاوم تر از فولاد است.
الیاف دیگری وجود دارد که Carbon nanotubes نامیده می شود و گفته می شود که حتی از ابریشم عنکبوت نیز مقاوم تر است نخ Carbon nanotubes هنوز هم کمیاب است و قیمت کنونی این الیاف برای هر گرم 500 دلار است. که به مرور زمان این قیمت ها نزول پیدا خواهند کرد و این نوع الیاف، به عنوان الیاف، بادوام در جلیقه های ضد گلوله به کار خواهند رفت.

ساخت جلیقه‌های ضدگلوله به کمک نانولوله‌کربنی ساخت جلیقه‌های ضدگلوله به کمک نانولوله‌کربنی


نانولوله‌های کربنی (CNT) قابلیت بالایی در ساخت مواد ضدگلوله دارا می‌باشند. خواص منحصر به فرد نانولوله‌های کربنی باعث شده تا گزینه‌ای ایده‌آل برای مقاوم‌سازی پلیمرها و سایر مواد باشند و می‌توانند برای ساخت جلیقه‌های ضد گلوله‌ای که به اندازه تی‌شرت سبکند و همچنین سپرها و پوشش‌های ضد انفجار مورد استفاده قرار گیرند.
برای ساخت موارد ذکر شده، مواد نازکتر، سبکتر و انعطاف‌پذیرتر که خواص دینامیکی بسیار خوبی دارند، مورد نیاز می‌باشند. به تازگی گروهی از محققان در استرالیا به تحقیق بر روی ظرفیت جذب انرژی نانولوله‌های کربنی تک دیواره تحت اثر برخورد با گلوله، پرداخته‌اند. نتایج نشان می‌دهد که می‌توان از نانولوله‌های کربنی به عنوان فاز تقویت‌کننده در مواد استفاده کرد تا مقاومت آنها در برابر نفوذ گلوله بالا رود

گلوله در ارتفاع نسبی 31/0 به نانولوله‌ برخورد می‌کند.
( aنانولوله با دو سر ثابت.
(b نانولوله با یک سر ثابت.
پروفسور لیانگچی زانگ از دانشکده مهندسی هوا وفضا، مکانیک و مکاترونیک دانشگاه سیدنی در این‌باره می‌گوید: "مناسب‌ترین مواد محافظ برای ساخت جلیقه‌های ضدگلوله، سپرها و پوشش‌های ضدانفجار، موادی هستند که توان بالایی در جذب انرژی داشته و گلوله و یا هر جسم نفوذ کننده دیگری را برگردانند و یا منحرف کنند. در واقع هدف ما کاهش اثراتِ آسیب کند (blunt trauma) بر روی کسی است که گلوله به جلیقه‌اش برخورد می‌کند. به همین دلیل، ما سعی کردیم تا رفتار نانولوله‌های کربنی هنگام برخورد گلوله به آن، را بررسی نماییم".
زانگ و همکارانش برخورد گلوله به نانولوله‌های کربنی با شعاع‌های مختلف، را بررسی کرد. در نانولوله‌‌ای که یک انتهای آن ثابت و سر دیگر آن آزاد بود، با افزایش ارتفاع نسبی نقطه برخورد گلوله، حد تحمل نانولوله نسبت به سرعت گلوله افزایش ولی بازده جذب انرژی کاهش یافت.
در یک ارتفاع نسبی نقطه برخورد گلوله مشخص، این مقادیر مستقل از شعاع نانولوله بودند. در نانولوله‌ای که هر دو سر آن ثابت بود، زمانی که گلوله به ارتفاع نسبی 5/0 برخورد کرد، بازده جذب انرژی به کمترین مقدار خود رسید.
زانگ افزود: ما رابطه بین پارامترهای شعاع نانولوله، ارتفاع نسبی نقطه برخورد گلوله، سرعت گلوله و میزان جذب انرژی توسط نانولوله برای گلوله‌ای با شکل و اندازه مشخص، را بررسی کردیم. قطعه‌ای از الماس که دارای 1903 اتم بود و سرعتی بین 100 الی 1500 متر بر ثانیه داشت، به عنوان گلوله استفاده شد.
اندازه گلوله چنان انتخاب گردید که پهنای آن از پهنای بزرگترین نانولوله پس از برخورد و مسطح شدن نانولوله، بزرگ‌تر باشد. فاصله بین محور نانولوله‌ و نقطه شلیک گلوله 15 بوده و گلوله با سرعت ثابت و به صورت افقی یعنی عمود بر محور نانولوله شلیک گردید. در تحلیل رفتار نانولوله با شرایط آزمایش ذکر شده، از روش دینامیک مولکولی کلاسیک استفاده شد.
زانگ در این آزمایش متوجه شد که در نانولوله‌هایی با یک سر ثابت، CNT می‌تواند گلوله‌هایی با سرعت بین 200 الی 1400 متر بر ثاینه را منحرف کند (برای مقایسه: سرعت اولیه گلوله‌های تفنگ‌های مدرن بر حسب نوع تفنگ و نوع گلوله، بین 180 الی 1500 متر بر ثانیه می‌باشد. به طور معمول این مقدار کمتر از 1000 متر بر ثانیه است.). با زیاد شدن ارتفاع نسبی، مقاومت نانولوله نسبت به سرعت گلوله افزایش یافته و بازده جذب کاهش پیدا می‌کند. در نانولوله‌هایی با دو سر ثابت، زمانی که گلوله به وسط نانولوله برخورد می‌کند، انرژی جذب شده بیشینه اما بازده جذب کمینه است.
زانگ از این قابلیت CNTها در ساختن مواد ضدگلوله بسیار شگفت‌زده شده و تحقیقات وی در این زمینه همچنان ادامه دارد.
جزئیات این تحقیق در مقاله‌ای با عنوان:
Energy absorption capacity of carbon nanotubes under ballistic impact".

جلیقه ضدگلوله با الیاف جدید

از ابتدایی ترین تجهیزاتی که بشر به اهمیت استفاده از آن پی برد زره ها می باشند که....
انسانهای باستانی ازپوست ضخیم برخی حیوانات برای خود پوشش تهیه می نمودند تا آسیب کمتری از جانب جانوران وحشی به آنها برسد .به تدریج با آشنا شدن انسانها با فنون شکل دهی فلزات ، استفاده از زره های فلزی گوناگون گسترش یافت. تا قرن 14 میلادی زره ها به حدی پیچیده شده بودکه سلاح های آن زمان تقریبا بر آنها کارگر نبود . این مساله در قرن پانزدهم وبا پیدایش سلاح های گرم به کلی دگرگون شد . سلاح های گرم به پرتابه ها آنچنان سرعتی می دادند که انرژی لازم برای دریدن زره را فراهم می نمود . در برابر این موضوع ضخامت زره ها نیز افزوده گردید ولی این تغییر باعث افزایش وزن و دست وپا گیری زره ها می گردید واستفاده از آن رابامحدودیت فراوانی مواجه می نمود . تا سال ها زره ها از سلاح ها عقب افتاده بودند تا اینکه دانشمندان در قرن بیستم و به خصوص در دهه ی 60 با تکیه برپیشرفت دانش متالوژی و پلیمر جلیقه های ضد گلوله ی مقاوم و جدیدی را عرضه نمودند.


زره های جدید از الیاف بسیار مستحکم در شبکه ای پر تراکم تهیه می شود نه از قطعات سنگین فلزی . مکانیزم عمل آنها به این صورت است که با تکیه بر ساختار شبکه ای خود انرژی گلوله را درسطح وسیعی پراکنده و جذب می کنند در عین حال نباید به سمت داخل بدن تغییر شکل دهند زیرا ممکن است صدمات شدیدی به اجزای داخلی بدن برسد .به صورت کلی جلیقه ها به دو نوع نرم و سخت تقسیم می شوند که معمولا نوع نرم را در زیر لباس می پوشند ودر مقایسه با نوع سخت مقاومت کمتری دارد .


مهمترین الیاف مورد استفاده در جلیقه ها ی ضد گلوله کولار است . این ماده 5 برابر محکم تر از فولاد هم وزن خود است . با توجه به هزینه ی مناسب تولید کولار در مقیاس صنعتی هنوز برای جلیقه ها ی ضد گلوله بهترین گزینه است.ماده ی دیگری که همه ی ما با آن آشنا هستیم تارعنکبوت است که نمونه ی مصنوعی آن بیو استیل نام دارد و استحکام آن 20 برابر فولاد می باشد ولی تهیه ی آن بسیار پر هزینه می باشد . در مقابل زره های مدرن، گلوله های ویژه ای با سری از جنس تفلون(ماده ای با ضریب اصطکاک نسبی تقریبا صفر ) تهیه گردیده است که پس از برخورد باجلیقه الیاف را به طرفین رانده و مسیری از میان الیاف برای ادامه ی حرکت خود باز می نماید . گلوله هایی نیز با هسته های فلزی بسیار سخت از جنس تنگستن کارباید ویا اورانیوم 238 فلزی تولید شده که باعث تمرکز شدید انرژی گلوله در یک نقطه وشکافتن زره می گردد . درمقابل ، برای مقاومت بیشتر جلیقه ها آنها را با پولک هایی از جنس سرامیک های ویژه مانند ترکیبات اکسید آلومینیوم ویا تیتانیوم می پوشانند .این پلیت ها(یا پولک ها) قابلیت مقاومت در مقابل گلوله های فوق را نیز به جلیقه ها می دهند . به هر صورت هر زرهی تا سرعت و کالیبر خاصی مقاومت دارد ودر مقابل کالیبر های بالا ناکارآمد است .مثلا اکثر جلیقه ها حتی با پلیت در مقابل تفنگ های تک تیرانداز سنگین(Snipers)mm 12.7 مانند نمونه ی ساخته شده توسط صنایع جنگ افزار سازی وزارت دفاع آسیب پذیر است . به هر حال پژوهشگران امیدوارند با استفاده از پتانسیل نهفته دردانش نانو بتوانند زره هایی به مراتب قدرتمند تولید کنند تاجایی که در مقابل هر کالیبری باهر سرعتی مقاومت نمایند.