氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)在防(fang)爆(bao)減震方面的應用(yong)是氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)新材料(liao)研究(jiu)中的一(yi)個重大突破(po)，實驗(yan)表明陜(shan)西盟創納米(mi)新材料(liao)股份(fen)有(you)限公(gong)司生(sheng)產的氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)波阻梯(ti)度(du)材料(liao)板具有(you)很好的防(fang)爆(bao)減震功(gong)能，8公(gong)斤(jin)TNT距離裝甲(jia)底部(bu)450mm，使用(yong)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)波阻梯(ti)度(du)材料(liao)對裝甲(jia)實施防(fang)護(hu)。裝甲(jia)未穿透，焊接部(bu)位(wei)無明顯撕裂，變(bian)形量與無防(fang)護(hu)材料(liao)相比減小(xiao)了14%。爆(bao)炸在車體產生(sheng)的加速度(du)為98g，經(jing)過(guo)氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)波阻梯(ti)度(du)板衰減后達到30.10g，相當于加速度(du)衰減了69.29%，而作用(yong)時(shi)間增加了1.32ms。這一(yi)實驗(yan)結果奠(dian)定了氣(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)在防(fang)爆(bao)減震方面應用(yong)的實驗(yan)基(ji)礎。

為(wei)(wei)何這(zhe)種與(yu)(yu)鋼鐵相(xiang)比(bi)看似脆(cui)弱(ruo)的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)卻有(you)著(zhu)防(fang)爆減震的(de)功能(neng)，本(ben)文試圖對這(zhe)一(yi)實(shi)(shi)驗結(jie)果做出(chu)定性(xing)(xing)(xing)解釋，玻璃(li)纖維和碳纖維增強的(de)氣(qi)(qi)凝膠(jiao)(jiao)波阻(zu)梯(ti)度材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)屬于(yu)多(duo)孔(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)， 其顯(xian)著(zhu)特征在(zai)于(yu)內部(bu)存在(zai)大(da)量(liang)(liang)孔(kong)隙(xi), 在(zai)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)波作用下材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)首(shou)先被壓縮(suo)(suo)致密(mi)(mi)。泡沫材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)變(bian)形一(yi)般經歷三(san)個階(jie)段(duan): 彈(dan)性(xing)(xing)(xing)段(duan)、屈(qu)服段(duan)、壓實(shi)(shi)段(duan)。首(shou)先孔(kong)壁發生彈(dan)性(xing)(xing)(xing)變(bian)形, 部(bu)分沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)能(neng)量(liang)(liang)轉(zhuan)變(bian)為(wei)(wei)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)能(neng), 同(tong)時氣(qi)(qi)隙(xi)被絕熱(re)(re)壓縮(suo)(suo)并(bing)吸收部(bu)分能(neng)量(liang)(liang); 繼而孔(kong)壁發生塑性(xing)(xing)(xing)塌縮(suo)(suo)或脆(cui)性(xing)(xing)(xing)破(po)碎, 將部(bu)分沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)能(neng)量(liang)(liang)轉(zhuan)變(bian)為(wei)(wei)塑性(xing)(xing)(xing)能(neng), 氣(qi)(qi)隙(xi)絕熱(re)(re)壓縮(suo)(suo)過(guo)程(cheng)基本(ben)結(jie)束， 隨(sui)后被逐漸壓實(shi)(shi)直至接近密(mi)(mi)實(shi)(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。一(yi)旦多(duo)孔(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)被*致密(mi)(mi), 沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)波在(zai)其中(zhong)的(de)傳(chuan)播行為(wei)(wei)與(yu)(yu)相(xiang)應(ying)密(mi)(mi)實(shi)(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)基本(ben)相(xiang)同(tong)。這(zhe)時氣(qi)(qi)凝膠(jiao)(jiao)膠(jiao)(jiao)體粒(li)子(zi)高(gao)(gao)速(su)碰(peng)撞(zhuang), 膠(jiao)(jiao)體粒(li)子(zi)之(zhi)間的(de)碰(peng)撞(zhuang)力(li)增大(da), 也導致氣(qi)(qi)凝膠(jiao)(jiao)結(jie)構破(po)壞(huai)。 孔(kong)壁受到的(de)橫向張應(ying)力(li)升高(gao)(gao)和膠(jiao)(jiao)體粒(li)子(zi)之(zhi)間高(gao)(gao)速(su)碰(peng)撞(zhuang)共(gong)同(tong)作用, 導致氣(qi)(qi)凝膠(jiao)(jiao)在(zai)動態壓縮(suo)(suo)過(guo)程(cheng)中(zhong)出(chu)現“粉碎"的(de)現象(xiang)，表明(ming)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)波在(zai)多(duo)孔(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)中(zhong)的(de)傳(chuan)播衰減效(xiao)應(ying)很(hen)大(da)程(cheng)度上取決于(yu)致密(mi)(mi)過(guo)程(cheng)各(ge)階(jie)段(duan)所吸收或耗(hao)散的(de)能(neng)量(liang)(liang)。

而這種吸(xi)收和消(xiao)耗爆(bao)炸(zha)沖擊(ji)波能(neng)(neng)量(liang)(liang)可由(you)(you)(you)以(yi)下原因來解(jie)釋：由(you)(you)(you)于氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)洞(dong)為(wei)納米級別，所以(yi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)滲透率極低(di)。在爆(bao)炸(zha)高速沖擊(ji)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)在瞬(shun)間(jian)(jian)難以(yi)逸出，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)之間(jian)(jian)以(yi)及(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)與孔(kong)(kong)壁之間(jian)(jian)發生劇烈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碰(peng)(peng)(peng)撞。 空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)平(ping)(ping)均(jun)(jun)(jun)自由(you)(you)(you)程(cheng)(cheng)( 一(yi)個(ge)(ge)(ge)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)與其它空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)相(xiang)繼碰(peng)(peng)(peng)撞兩次之間(jian)(jian)所走路(lu)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)(ping)均(jun)(jun)(jun)值(zhi)) 為(wei)70 nm，實(shi)驗使用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)(ping)均(jun)(jun)(jun)孔(kong)(kong)徑為(wei)16.9 nm.由(you)(you)(you)于氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)孔(kong)(kong)壁與孔(kong)(kong)內(nei)(nei)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離要(yao)遠小于空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)平(ping)(ping)均(jun)(jun)(jun)自由(you)(you)(you)程(cheng)(cheng), 并且(qie)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比表(biao)面積(ji)極大(da)， 所以(yi)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)與孔(kong)(kong)壁碰(peng)(peng)(peng)撞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)概率要(yao)遠高于與空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)相(xiang)互(hu)碰(peng)(peng)(peng)撞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)概率。在高速壓縮(suo)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)與孔(kong)(kong)壁之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碰(peng)(peng)(peng)撞要(yao)比空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高速碰(peng)(peng)(peng)撞更加劇烈。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)與孔(kong)(kong)壁碰(peng)(peng)(peng)撞引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流動阻力(li)以(yi)及(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)中(zhong)(zhong)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碰(peng)(peng)(peng)撞阻力(li)會導致(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)壓力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增大(da)，納米級孔(kong)(kong)洞(dong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)在瞬(shun)間(jian)(jian)難以(yi)逸出，導致(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)壓力(li)增大(da)以(yi)及(ji)(ji)能(neng)(neng)量(liang)(liang)消(xiao)耗。材料變形越(yue)(yue)快(kuai)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)往外(wai)逸出越(yue)(yue)困難，孔(kong)(kong)洞(dong)內(nei)(nei)壓越(yue)(yue)高，消(xiao)耗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)越(yue)(yue)多(duo)。由(you)(you)(you)于氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)部各個(ge)(ge)(ge)方向(xiang)(xiang)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)近(jin)似相(xiang)等，所以(yi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)將(jiang)軸向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓應力(li)轉化(hua)為(wei)各個(ge)(ge)(ge)方向(xiang)(xiang)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)，即氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)狀(zhuang)態(tai)發生改(gai)變。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)內(nei)(nei)應力(li)增大(da)到(dao)一(yi)定程(cheng)(cheng)度導致(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)爆(bao)炸(zha)并造成(cheng)能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)損失。材料變形越(yue)(yue)快(kuai)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)越(yue)(yue)高, 消(xiao)耗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)就越(yue)(yue)多(duo)。

在氣凝(ning)(ning)膠(jiao)爆(bao)(bao)炸過程中會產生(sheng)纖(xian)(xian)維拔出和纖(xian)(xian)維斷裂的(de)(de)現象, 同(tong)時(shi)也消(xiao)耗(hao)(hao)了大量(liang)的(de)(de)能(neng)量(liang)，纖(xian)(xian)維對氣凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)增韌作用(yong)(yong)導致氣凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)爆(bao)(bao)炸需要(yao)更大的(de)(de)內(nei)應力，從而延緩了氣凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)(de)爆(bao)(bao)炸使氣凝(ning)(ning)膠(jiao)在爆(bao)(bao)炸時(shi)需要(yao)消(xiao)耗(hao)(hao)更多的(de)(de)能(neng)量(liang)，這就使爆(bao)(bao)炸沖擊波的(de)(de)能(neng)量(liang)被大量(liang)消(xiao)耗(hao)(hao)從而起到了裝甲防(fang)護作用(yong)(yong)。