Armadura de cerámica

El blindaje cerámico es un tipo de blindaje utilizado en vehículos blindados y en armaduras personales para resistir la penetración de proyectiles gracias a su alta dureza y resistencia a la compresión. En su forma más básica, consta de dos componentes principales: una capa cerámica en la superficie exterior, denominada "cara de impacto", respaldada por un compuesto plástico reforzado con fibra dúctil o una capa metálica. La función de la cerámica es (1) fracturar el proyectil o deformar su punta al impactar, (2) erosionar y ralentizar los fragmentos del proyectil al penetrar la capa cerámica fracturada, y (3) distribuir la carga del impacto sobre un área mayor, que puede ser absorbida por soportes poliméricos o metálicos dúctiles. La cerámica se utiliza a menudo donde el peso ligero es importante, ya que pesa menos que las aleaciones metálicas para un grado de resistencia dado. Los materiales más comunes son la alúmina , el carburo de boro y, en menor medida, el carburo de silicio . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Las pruebas realizadas ya en 1918 demostraron el potencial del blindaje cerámico; el mayor Neville Monroe-Hopkins descubrió que añadir una fina capa de esmalte al acero mejoraba notablemente sus propiedades balísticas. Su primer uso operativo no se produjo hasta la guerra de Vietnam ^{[ 3 ],} en la que los helicópteros fueron frecuentemente atacados con armas ligeras. En 1965, se proporcionó blindaje cerámico a las tripulaciones de helicópteros y se añadieron kits de blindaje compuesto de alta resistencia a los asientos de los pilotos. Al año siguiente, se desplegaron chalecos cerámicos monolíticos y paneles de blindaje montados en la estructura del helicóptero. En los helicópteros "Huey" , se estimó que estas mejoras redujeron las muertes en un 53 % y las lesiones no mortales en un 27 %.

Los diseños de armaduras cerámicas abarcan desde placas monolíticas hasta sistemas que emplean matrices tridimensionales. Una de las primeras patentes de armaduras cerámicas fue presentada en 1967 por Goodyear Aerospace Corp. Esta consistía en incrustar esferas de cerámica de alúmina en láminas delgadas de aluminio, dispuestas en capas de manera que las esferas de cada capa rellenaran los huecos entre las esferas de las capas circundantes, de forma similar a una estructura de empaquetamiento cúbico centrado en el cuerpo . Todo el sistema se mantenía unido con espuma de poliuretano y un soporte compuesto de aluminio grueso, UHMWPE multicapa, fibra de para-aramida o 30 % PALF + 70 % epoxi. ^{[ 4 ]} Este desarrollo demostró la eficacia del diseño basado en matrices e impulsó el desarrollo de otros sistemas basados ​​en matrices. La mayoría de estos combinan elementos cerámicos cilíndricos, hexagonales o esféricos con un soporte de alguna aleación no específica para armaduras. ^{[ 1 ]} La armadura de placas monolíticas, por el contrario, se basa en placas individuales de una cerámica avanzada insertadas en un chaleco antibalas tradicional en lugar de una placa de acero.

A diferencia de los metales, la cerámica nunca se utiliza sola en sistemas de blindaje; siempre se combina con un soporte o capa de refuerzo dúctil de metal o materiales compuestos de plástico reforzado con fibra , y este conjunto con revestimiento cerámico se denomina blindaje cerámico. Los materiales cerámicos, como el vidrio , tienen alta dureza y resistencia a la compresión, pero baja resistencia a la tracción. La unión de una placa cerámica a un material de soporte metálico o compuesto, con alta resistencia y buena ductilidad, retrasa o mitiga la falla por tracción tras el impacto y obliga a la cerámica a fallar por compresión. ^{[ 2 ]}

Los sistemas de blindaje cerámico detienen los proyectiles de armas pequeñas y los penetradores de energía cinética mediante dos mecanismos principales: fragmentación y erosión. Cuando un proyectil de acero duro o carburo de tungsteno impacta la capa cerámica de un sistema de blindaje cerámico, se detiene momentáneamente en un fenómeno conocido como retención. Dependiendo del grosor y la dureza de la capa cerámica, el núcleo del proyectil se fragmenta, se fractura o se redondea. Los restos del proyectil continúan penetrando la placa cerámica triturada a una velocidad reducida, lo que erosiona dichos restos y reduce su energía, longitud y masa. La capa de compuesto de metal o plástico reforzado con fibra detrás de la capa cerámica detiene los fragmentos del proyectil o sus restos erosionados y absorbe la energía cinética residual, generalmente mediante deformación plástica . Si el material de soporte es demasiado delgado o débil para absorber la energía cinética residual , o si el proyectil no se fragmenta y los restos erosionados retienen demasiada masa y energía cinética , se producirá la penetración. Por lo tanto, tanto la capa cerámica como su capa de soporte son igualmente importantes.  

En el blindaje cerámico para vehículos, el material de soporte suele ser acero estructural, frecuentemente blindaje homogéneo laminado , aunque a veces se utiliza aluminio. En el blindaje corporal, donde los diseñadores de blindaje cerámico se esfuerzan por fabricar placas lo más ligeras y cómodas posible, el material de soporte suele ser un compuesto de fibra de polietileno de ultra alto peso molecular , pero también puede ser un compuesto de fibra de aramida ; y, en placas de blindaje cerámico de gama baja o en placas para usuarios estacionarios como tripulaciones de helicópteros, a veces se utiliza fibra de vidrio . 

Frente a los proyectiles antitanque de alto poder explosivo , los elementos cerámicos rompen la geometría del chorro metálico generado por la carga hueca, disminuyendo considerablemente la penetración.