Comportamento balístico de blindagem multicamada com compósito de epóxi reforçado com tecido de fique

Abstract

A proteção balística contra projéteis de alta energia é mais eficientemente realizada por meio de sistemas de blindagem multicamadas (SBMs). O SBM proporciona uma proteção pessoal leve, efetiva e tem como objetivo absorver a energia cinética do projétil e impedir a penetração de fragmentos. Um SBM típico geralmente é composto por uma camada de material cerâmico, uma camada de tecido de aramida, e por fim uma terceira camada metálica. A função da cerâmica é dissipar energia cinética de impacto através da fragmentação. A segunda camada, por sua vez, tem como principal objetivo conter os fragmentos resultantes do impacto do projétil com a primeira. Por fim, o metal absorve a energia residual através da deformação plástica. O presente estudo propôs a utilização de compósitos reforçados com 15, 30, 40 e 50 vol.% de tecido de fique, em substituição ao tecido de aramida, a fim de comparar o desempenho balístico dos materiais compósitos com a aramida. As blindagens foram submetidas aos ensaios balísticos, seguindo todas as especificações da norma internacional NIJ 0101.04, para munição de calibre 7.62 mm, a uma distância crítica de 15 metros e com alta velocidade de impacto (> 800 m/s). Os resultados mostraram que os compósitos de tecido de fique são uma boa alternativa ao tecido de aramida como camada intermediária nos SBMs. Os compósitos obedeceram ao requisito da norma NIJ-0101.04 de resistir à penetração do projétil e imprimir deformação menor que 44 mm no material de referência (plastilina). Em relação ao compósito com uma camada de tecido, equivalente ao E 15%TF, a adição de uma segunda camada de tecido, E-30%TF, alterou significativamente a integridade do corpo de prova, apresentando uma melhora visível da coesão da camada intermediária após o impacto balístico, e assim sucessivamente quando adicionado a terceira e quarta camada. A principal diferença entre os compósitos E-40%TF e E-50%TF, que obtiveram boa coesão após impacto balístico, é a confiabilidade da blindagem atestada pela análise estatística de Weibull. Deste modo, considera-se o compósito E-50%TF como potencial substituto para a aramida em SBM. Observou-se também a contribuição da camada intermediária no comportamento da blindagem, por meio dos mecanismos de captura de fragmentos cerâmicos depositados na superfície das fibras e matriz, fratura da fibra e matriz, e arrancamento da fibra na interface com a matriz.