美国陆军正在研发能够在恶劣环境下承担战斗保护的防御材料。美国陆军研究实验室(Army Research Laboratory，ARL)则正专注于金属、陶瓷、复合这三类材料的协同开发。具体则除了工业界和学术界的支持，还有来自于国家实验室的高性能计算机、人工智能和机器学习的帮助来发现新材料。对新材料的一个重要要求就是重量，减轻负重对士兵和机械都意义重大。

美国陆军实验室（ARL）的一名材料工程师正在检查样品

关于金属，研究方向是镁，它是已知最轻的结构金属之一，但它需要在强度和失效机制方面战胜铝乃至钢铁并不容易，更现实的是开发一种全新的合金。关于复合材料，研究人员正在研究玻纤环氧（glass-epoxy）复合材料。最后来到本文重点，陶瓷材料装甲——这尤其对单兵防护更有意义。

对陶瓷而言，大部分研究的方向都是——降低脆性（提升韧性）。虽然它的硬度比金属高数倍，但它的抗拉强度却也比金属低数倍，而防弹材料对这两个参数都有相当的要求。对此，碳化硼作为首选研究对象已是共识，陆军实验室正在与罗格斯大学、约翰霍普金斯合作，针对其破坏机制之一的非晶剪切变形倾向，希望通过使用分子材料加强其晶体结构。

德克萨斯A＆M大学早些时候对碳化硼做了“硅”添加的研究

今年年初，德克萨斯曾有一一项关于改善碳化硼抗冲击性的研究成果，通过添加很少量硅可以使碳化硼样品原本的相变程度下降40%，由此来对抗碳化硼庄家的失效问题。显然，此次项目的研究人员也参考了这个成果，但负责人发现添加硅确实可以减少非晶失效，但同时这也会导致碳化硼的强度下降。因此，研究方向就成了添加另一种潜在的添加剂，比如二硼化钛。从而再度将下降的强度恢复。而目前这项研究需要更多的样品来支撑。

用负责人Satapathy博士的话来总结就是，“我们正在开发科学，创造一种新材料，同时也在培养下一代科学工作者，在未来可以继续解决这个问题。”而将金属、陶瓷、复合材料这三种不同的材料进行结合，则是ARL的首要任务，比如用复合材料支撑的陶瓷板。“通过材料组合让它们发挥各自的优势，而我们的工作则是系统设计。”

原文链接：https://www.afcea.org/content/army-researchers-look-few-tough-materials

编译 YUXI

拓展阅读：

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