¿Cómo se detienen las balas usando el material más ligero posible? Esta pregunta ha inspirado una serie de fascinantes avances de los científicos de materiales en la búsqueda de una avanzada armadura ligera que mantiene ágiles a los soldados de a pie y ligeros a los vehículos. Otro más proviene de investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, que han desarrollado un nuevo tipo de material a prueba de balas comparable en rendimiento a la armadura convencional, con sólo la mitad del peso.

El equipo detrás del gran avance también fue responsable de una impresionante cantidad de investigación en 2015, que condujo a un nuevo tipo de blindaje ligero con la capacidad de bloquear los rayos X, los rayos gamma y la radiación de neutrones. Un año después, adaptó su enfoque para producir un escudo de alta resistencia capaz de detener las balas en sus vías. Otros grupos de investigación han tenido un éxito similar usando grafeno.

En el corazón de todo esto está lo que se conoce como espuma metálica compuesta (CMF). Esto puede hacerse burbujeando gas a través de metal fundido para producir una mezcla espumosa, que luego puede ser enfriada para formar una matriz ligera e incrustada con esferas metálicas huecas. El resultado es un material mucho más ligero que los metales convencionales pero con una resistencia comparable.

Esta vez, el equipo dirigido por Afsaneh Rabiei, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial, utilizó este enfoque para producir un CMF de acero incrustado con esferas de acero. Esto se colocó entre una placa frontal de cerámica y una delgada placa trasera de aluminio y se disparó con ráfagas de balas para ver cómo se mantenía en pie.

Testing of a new bulletproof metal foam developed at North Carolina State University

Los proyectiles utilizados fueron balas de calibre .50 y balas perforantes, que fueron lanzadas a la armadura a velocidades entre 500 y 885 metros por segundo (1.640 y 2.900 pies/s). El material fue capaz de absorber 72-75 por ciento de la energía cinética de las balas y 68-78 por ciento de las balas perforantes. En algunas de las pruebas, las ráfagas no dejaron marcas en la placa posterior.

«La armadura del CMF pesaba menos de la mitad del peso de la armadura de acero homogéneo enrollado necesaria para alcanzar el mismo nivel de protección», dice Rabiei.

El equipo se imagina este material abriéndose camino en vehículos blindados para el ejército, ayudando a reducir su peso y, por lo tanto, a mejorar la eficiencia del combustible. Los investigadores imaginan que con más trabajo, podrían producir materiales basados en CMF con un rendimiento aún mayor.

«Estos hallazgos provienen de las pruebas de armaduras que realizamos simplemente combinando acero y acero CMF con placas frontales de cerámica, placas traseras de aluminio y material adhesivo disponibles en el mercado», dice Rabiei. «Sólo optimizamos el material de nuestro CMF y reemplazamos la placa de acero de la armadura estándar del vehículo por armadura de acero y acero del CMF. Hay trabajo adicional que podríamos hacer para mejorarlo aún más. Por ejemplo, nos gustaría optimizar la adhesión y el grosor de las capas de cerámica, CMF y aluminio, lo que puede llevar a un peso total aún menor y a una mayor eficiencia de la armadura final».