Сотрудники физико-технического факультета Томского государственного университета разрабатывают новый бронезащитный материал на основе алюминиевого композита. Первые испытания образцов показали, что слоистая броня превосходит по техническим параметрам все существующие аналоги. Кроме того, она дешевле в производстве. Так, использование материала для бронежилетов позволит уменьшить их вес в 2–3 раза, а стоимость — в 1,5–2 раза по сравнению с изделиями на основе кевлара. Команда проекта уверена, что разработка также подойдет для защиты наземного, воздушного и водного транспорта, чтобы повысить его мобильность, топливную эффективность и полезную нагрузку.
Проект реализует лаборатория нанотехнологий металлургии ФТФ ТГУ на базе научного центра мирового уровня «Новые материалы специального назначения». Команда лаборатории имеет большой опыт работы с алюминиевыми сплавами и уже запатентовала способ получения композиционного материала для слоистой брони (патент РФ № 2835522). Композит изготавливается на основе деформируемых алюминиевых сплавов, базальта и полимерной связки. В результате получается гетерогенный материал, обладающий прочной основой и эластичными демпфирующими прослойками, которые компенсируют внешние воздействия, равномерно распределяя их по материалу.
Пробные испытания композита при динамическом воздействии показали, что он способен обеспечивать защиту, сравнимую с материалами на основе кевлара, титана и керамики, которые применяются для изготовления бронежилетов и защиты техники. Но при этом, по оценкам ученых ТГУ, слоистая броня значительно дешевле в производстве и легче.
— Наш композит состоит из слоев алюминия и базальта в строго определенной последовательности и обладает достаточной прочностью для замены кевлара — распространенного, но очень дорогого материала для бронежилетов, — объясняет руководитель проекта и старший научный сотрудник лаборатории ФТФ ТГУ Антон Хрусталёв. — Базальтовая ткань — хорошая альтернатива. Она сравнительно недорогая и есть в свободной продаже в разных размерах, поскольку используется в быту, например, для теплоизоляции. По нашим расчетам стоимость одной бронепластины 250×350 мм с классом защиты Бр3 (базовая защита от автоматов) из композита «алюминий-базальт» в 1,5–2 раза ниже, чем у кевларовой того же размера и класса защиты.
Антон Хрусталёв добавил, что производство слоистой брони также не требует больших затрат, поскольку для него используются промышленно выпускаемые отечественные материалы и стандартное оборудование.
Легкости брони удается достичь за счет использования алюминия взамен стали или титана. Плотность алюминия составляет 2,7 г/см³, в то время как титана — 4,54 г/см³, а стали — более 7,7 г/см³. Применение композита для бронежилетов может снизить вес изделий в 2–3 раза, для бронетранспортеров — на 30–40 %, а на самолетах Су-24 и Су-35 замена титановой брони уменьшит вес на 300 и 500 кг соответственно.
Сейчас сотрудники лаборатории ФТФ ТГУ анализируют результаты испытаний и создают на их основе математическую модель для подбора оптимальной конфигурации композита под конкретные задачи. Диапазон классов защиты, которые сможет обеспечить материал — от Бр1 (начальный уровень защиты) до Бр6 (почти неприступная защита от любого стрелкового оружия).
— Мы хотим создать не только технологию, но и программный комплекс, в который можно будет внести параметры — материал и скорость ударника, желаемый класс защиты, площадь и другие — и рассчитать оптимальное количество слоев, их толщину, а главное, вес композита. Это позволит понять, насколько оправдано будет использование материала в каждом конкретном случае, — добавляет Антон Хрусталёв.
Следующий ключевой этап, который предстоит пройти команде проекта, — подтверждение класса защиты слоистой брони в аккредитованной лаборатории, после чего можно будет выходить на сотрудничество с производителями.
Для справки: Научный центр мирового уровня «Новые материалы специального назначения» учрежден решением Комиссии по научно-технологическому развитию РФ в мае 2025 года в рамках нацпроекта «Новые материалы и химия». Координатор центра — Томский государственный университет. Программа развития НЦМУ официально поддержана министерством промышленности и торговли РФ, Федеральным медико-биологическим агентством РФ, администрацией Томской области.
Ключевые направления деятельности центра — разработка технологий получения композиционных материалов и производства изделий на их основе, высокоэнергетических материалов и систем, новых материалов биомедицинского назначения, а также использование инструментов искусственного интеллекта для разработки материалов.
Подробнее о разработках НЦМУ «Новые материалы специального назначения» можно узнать по ссылке.
Источник: пресс-служба ТГУ