বুলেটপ্রুফ হেলমেট বর্ধিত ফাইবার ব্যবহার করে।

ব্যালিস্টিক সুরক্ষার ক্ষেত্রে ব্যবহৃত সুগন্ধযুক্ত পলিমাইড ফাইবারগুলির মধ্যে প্রধানত প্যারা-অ্যারামিড (অ্যারামিড 2) এবং হেটেরোসাইক্লিক অ্যারামিড (অ্যারামিড 3) অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

প্যারা-আরামিড ব্যালিস্টিক সুরক্ষার ক্ষেত্রে মার্কিন সেনাবাহিনী প্রথম প্রয়োগ করেছিল। তারা বুলেটপ্রুফ হেলমেট তৈরির জন্য ধাতব সামগ্রী প্রতিস্থাপন করে যৌগিক উপকরণ তৈরির জন্য একটি শক্তিশালী ফাইবার হিসাবে প্যারা-আরামিড ব্যবহার করেছিল। অনুশীলনে দেখা গেছে যে প্যারা-অ্যারামিডের চমৎকার বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে, যেমন অতি-উচ্চ শক্তি, উচ্চ মডুলাস এবং কম ঘনত্ব, এর যৌগিক উপকরণগুলির ব্যালিস্টিক কর্মক্ষমতা স্টিলের হেলমেটের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ভাল, যখন লাইটওয়েট বুলেটপ্রুফ হেলমেটগুলি অর্জন করে। .

বর্তমানে, বিশ্বের সর্বাধিক ব্যবহৃত বুলেটপ্রুফ হেলমেটগুলি এখনও প্যারা-আরামিড দিয়ে তৈরি। যাইহোক, প্যারা-আরামিডেরও কিছু ত্রুটি রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, অতিবেগুনী আলোর এক্সপোজারের অধীনে, প্যারা-অ্যারামিডের ম্যাক্রোমোলিকুলার চেইনগুলি ভেঙে যাবে, যার ফলে প্রতিরক্ষামূলক কর্মক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পাবে। বর্তমানে, শিল্পে উত্পাদিত প্যারা-অ্যারামিড পণ্যগুলির মধ্যে প্রধানত মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ডুপন্টের কেভলার, জাপানের তেজিন থেকে টোয়ারন, দক্ষিণ কোরিয়ার কোলন থেকে হেরাক্রন এবং চীনের ইয়ানতাই তাইহো অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস কোং লিমিটেডের ট্যাপারন অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

হেটেরোসাইক্লিক অ্যারামিডের বিকাশের জন্য বেনজিমিডাজল গঠন প্রবর্তনের মাধ্যমে প্যারা-অ্যারামিডের কাঠামোগত পরিবর্তন করা যেতে পারে। হেটেরোসাইক্লিক অ্যারামিডের কেবল প্যারা-অ্যারামিডের চেয়ে ভালো যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যই নেই কিন্তু অতিবেগুনী রশ্মির প্রতি প্যারা-অ্যারামিডের দুর্বল প্রতিরোধের ত্রুটিগুলিও উন্নত করে, এইভাবে এটির প্রয়োগের পরিধি প্রসারিত করে। চীন হেটেরোসাইক্লিক অ্যারামিড দিয়ে তৈরি বুলেটপ্রুফ হেলমেট তৈরি করেছে। একই স্তরের সুরক্ষা সহ প্যারা-আরামিড হেলমেটের সাথে তুলনা করলে, তাদের ওজন 20% থেকে 30% কমানো যেতে পারে।

UHMWPE ফাইবার 1970-এর দশকে বেরিয়ে আসে। এর প্রসার্য শক্তি সমস্ত শিল্পায়িত উচ্চ-পারফরম্যান্স ফাইবারগুলির মধ্যে সর্বোচ্চ। এর শক্তি অ্যারামিডের চেয়ে বেশি এবং এর ঘনত্ব অ্যারামিডের চেয়ে কম।

21 শতকের শুরুতে, বুলেটপ্রুফ হেলমেটের ভর আরও কমানোর জন্য, ইউএস আর্মি বুলেটপ্রুফ হেলমেট গবেষণা ও বিকাশের জন্য UHMWPE ফাইবার ব্যবহার করা শুরু করে। যেহেতু UHMWPE ফাইবারে ফাইবার অণুগুলির মধ্যে কোনও বড় বল নেই এবং পৃষ্ঠে কোনও সক্রিয় গোষ্ঠী নেই, তাই যৌগিক শক্তিবৃদ্ধি হিসাবে ব্যবহার করা হলে ম্যাট্রিক্সের সাথে একটি ভাল বন্ধন ইন্টারফেস তৈরি করা কঠিন। অতএব, এটি প্রায়শই ইউডি কাপড়ে তৈরি হয়। কার্তিকেয়ান প্রমুখ। UD কাপড় প্রস্তুত করতে UHMWPE ফাইবার এবং পলিউরেথেন ব্যবহার করা হয়েছে, এবং দেখা গেছে যে 0 ডিগ্রী /90 ডিগ্রি লেমিনেশন প্যাটার্ন সহ UD ফ্যাব্রিকের সর্বোত্তম ব্যালিস্টিক কর্মক্ষমতা রয়েছে।

বর্তমানে, রজন ম্যাট্রিক্সের সাথে ইন্টারফেসের বন্ধন বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করতে UHMWPE ফাইবারগুলির পৃষ্ঠের পরিবর্তনের উপরও গবেষণা রয়েছে। পরীক্ষাকারীরা UHMWPE ফাইবারগুলিকে সংশোধন করতে বিভিন্ন ধরনের ভৌত এবং রাসায়নিক পদ্ধতি ব্যবহার করেছে। গবেষণায় দেখা গেছে যে বিভিন্ন পরিবর্তন পদ্ধতির নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে: বৈদ্যুতিক চিকিত্সা পদ্ধতি ক্রমাগত পরিবর্তনের চিকিত্সা অর্জন করতে পারে, তবে চিকিত্সা করা UHMWPE ফাইবারের পৃষ্ঠের বন্ধন কার্যকারিতা গুরুতর; রক্তরস চিকিত্সা পদ্ধতি একটি উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন প্রভাব আছে, কিন্তু ব্যয়বহুল এবং ক্রমাগত প্রক্রিয়া করা কঠিন; রাসায়নিক এচিং পদ্ধতি পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ নয় এবং সহজেই ফাইবারের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে; সারফেস ফটোগ্রাফিং পরিবর্তন পদ্ধতি ফাইবার বৈশিষ্ট্য এবং পরিবর্তনের উপর সামান্য প্রভাব ফেলেছে পোস্ট-ফাইবার ফাইবারের পৃষ্ঠের আনুগত্য উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে, তবে উচ্চ খরচ এবং ক্রমাগত প্রক্রিয়াকরণে অসুবিধার মতো সমস্যা রয়েছে।

উপরন্তু, UHMWPE ফাইবারের ক্রীপ রেজিস্ট্যান্স দুর্বল, এবং এগুলি থেকে তৈরি ব্যালিস্টিক-প্রুফ পণ্যগুলির ব্যালিস্টিক দ্বারা প্রভাবিত হওয়ার পরে গুরুতর পিঠের ডেন্ট থাকবে। অর্থাৎ, ওয়ারহেডের আঘাতে বিকৃত হওয়ার পরে ব্যালিস্টিক-প্রুফ উপাদানটির পিছনের অংশটি ডেন্টেড হবে। এই পরিস্থিতির প্রতিক্রিয়া হিসাবে, UHMWPE ফাইবারের টেনসিল মডুলাস আপেক্ষিক আণবিক ওজন বৃদ্ধি করে এবং খসড়া তৈরির প্রক্রিয়া পরিবর্তন করে এবং এর পণ্যগুলির পিছনে অবতলতার সমস্যা হ্রাস করে।

পিবিও ফাইবার হল মহাকাশ শিল্পের বিকাশের জন্য 1980 এর দশকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে বিকশিত একটি যৌগিক শক্তিবৃদ্ধি উপাদান।

পিবিও ফাইবার, অ্যারামিড ফাইবার, পলিয়ারিল্যাসেটেট ফাইবার এবং কার্বন ফাইবার যৌগিক পদার্থের শক্তি শোষণের তুলনা করে, এটি পাওয়া গেছে যে পিবিও কম্পোজিট উপাদানগুলি অনুপ্রবেশকারী প্রভাবে আরও শক্তি শোষণ করতে পারে এবং বুলেটপ্রুফ শক্তি শোষণের ক্ষেত্রে দুর্দান্ত সম্ভাবনা রয়েছে।

অধিকন্তু, পিবিও ফাইবারের ক্রীপ রেজিস্ট্যান্স এবং মডুলাসও বুলেটপ্রুফ ক্ষেত্রে ব্যবহৃত বেশিরভাগ উচ্চ-কার্যকারিতা ফাইবারের চেয়ে বেশি।

যাইহোক, PBO ফাইবারের যৌগিক পদার্থের জন্য একটি শক্তিশালী ফাইবার হিসাবে কিছু সমস্যা রয়েছে, যেমন অতিবেগুনী রশ্মির অসহিষ্ণুতা, দুর্বল সংকোচন প্রতিরোধের, এবং রজন ইন্টারফেসের সাথে দুর্বল বন্ধন কর্মক্ষমতা। অতএব, এটি বুলেটপ্রুফ ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় না।

পিআইপিডি ফাইবার এবং পিবিও ফাইবারগুলির আণবিক কাঠামো চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে। এটি দেখা যায় যে দুটির আণবিক কাঠামো একই রকম, তবে পিআইপিডি ফাইবারের অনন্য ত্রি-মাত্রিক হাইড্রোজেন বন্ধন গ্রিড কাঠামো এটিকে আরও ভাল ইন্টারফেস বন্ধন কার্যক্ষমতা দেয়, অক্ষীয়। কম্প্রেশন কর্মক্ষমতা এবং বৃহত্তর প্রসার্য মডুলাস।

বেশ কয়েকটি সাধারণ উচ্চ-পারফরম্যান্স ফাইবারের প্রধান কর্মক্ষমতা পরামিতিগুলির একটি তুলনা সারণি 1 এ দেখানো হয়েছে।

সময়ের বিকাশ এবং পরিবর্তনের সাথে, বুলেটপ্রুফ হেলমেটের বুলেটপ্রুফ পারফরম্যান্সের জন্য লোকেদের উচ্চতর এবং উচ্চতর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে এবং একক ফাইবার-রিইনফোর্সড কম্পোজিট উপাদানগুলি আর পণ্যগুলির সুরক্ষা চাহিদা মেটাতে পারে না। বিভিন্ন উচ্চ-কার্যকারিতা ফাইবারগুলির বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য রয়েছে, তাই হাইব্রিড ফাইবার সিস্টেমগুলি ধীরে ধীরে মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। হাইব্রিডাইজেশন হল যৌগিক উপকরণ প্রস্তুত করার জন্য বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যযুক্ত উচ্চ-কার্যকারিতা ফাইবারগুলির মিশ্রণ, যা যৌগিক পদার্থকে আরও ভাল বৈশিষ্ট্য দিতে পারে। একটি ভাল ফাইবার মিক্সিং অনুপাত এবং হাইব্রিড স্ট্রাকচারাল সিস্টেম যৌগিক পদার্থের ব্যালিস্টিক প্রতিরোধকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে।

পরীক্ষকরা বিভিন্ন অনুপাতে প্যারা-অ্যারামিড এবং হেটেরোসাইক্লিক অ্যারামিড মিশ্রিত করবেন এবং ব্যালিস্টিক পারফরম্যান্স পরীক্ষা পরিচালনার জন্য ব্যালিস্টিক পৃষ্ঠ এবং পিছনের পৃষ্ঠ হিসাবে হেটেরোসাইক্লিক অ্যারামিডযুক্ত যৌগিক উপাদান ব্যবহার করবেন।

ফলাফলগুলি দেখায় যে যখন হেটেরোসাইক্লিক অ্যারামিড ধারণকারী যৌগিক উপাদান ব্যালিস্টিক পৃষ্ঠ হিসাবে ব্যবহার করা হয়, তখন ব্যালিস্টিক সীমা বেগ V50 বড় হয় এবং এটি আরও স্পষ্ট হয় যখন যৌগটিতে হেটেরোসাইক্লিক অ্যারামিডের ভর ভগ্নাংশ 30% থেকে 70% হয়। হেটেরোসাইক্লিক অ্যারামিডের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে আঘাতের পর বুলেটপ্রুফ হেলমেটের বিকৃতি হ্রাস পায়। পরীক্ষকরা ব্যালিস্টিক কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করার জন্য যথাক্রমে ব্যালিস্টিক সারফেস এবং ব্যাক-এন্ড সারফেস হিসাবে UHMWPE কম্পোজিট ম্যাটেরিয়াল এবং প্যারা-অ্যারামিড ফাইবার কম্পোজিট ম্যাটেরিয়াল ব্যবহার করেছেন। ফলাফলগুলি দেখায় যে যখন UHMWPE যৌগিক উপাদান বল-এন্ড পৃষ্ঠ হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল এবং প্যারা-অ্যারামিড যৌগিক উপাদান পিছনের দিক হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল, যখন ব্যালিস্টিক সুরক্ষা কর্মক্ষমতা সর্বোত্তম হয়, তখন UHMWPE কম্পোজিট এবং প্যারা-অ্যারামিড কম্পোজিটগুলির ভর অনুপাত হয় 50:50;

যখন প্যারা-অ্যারামিড যৌগিক উপাদান সামনের পৃষ্ঠ হিসাবে ব্যবহার করা হয় এবং UHMWPE যৌগিক উপাদান পিছনের পৃষ্ঠ হিসাবে ব্যবহৃত হয়, তখন UHMWPE যৌগিক উপাদান এবং প্যারা-অ্যারামিড যৌগিক উপাদানের ভর অনুপাত 70:30 হয় যখন ব্যালিস্টিক সুরক্ষা কার্যক্ষমতা সর্বোত্তম হয়; হাইব্রিড স্ট্রাকচার কম্পোজিট ম্যাটেরিয়ালের ভর অনুপাত ব্যালিস্টিক পারফরম্যান্স একক ফাইবার কম্পোজিট ম্যাটেরিয়ালের চেয়ে ভালো।

কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলি ব্যালিস্টিক পৃষ্ঠ হিসাবে ব্যবহৃত হত, এবং কাচের ফাইবার কম্পোজিট এবং প্যারা-অ্যারামিড কম্পোজিটগুলি হাইব্রিড যৌগিক কাপড় প্রস্তুত করার জন্য পিছনের পৃষ্ঠ হিসাবে ব্যবহৃত হত। পরীক্ষার পর দেখা গেছে যে প্রাপ্ত যৌগিক পদার্থের ব্যালিস্টিক প্রতিরোধ ক্ষমতা বিশুদ্ধ কার্বন ফাইবার, বিশুদ্ধ গ্লাস ফাইবার এবং প্যারা-আরামিড দিয়ে তৈরি বিশুদ্ধ একক ফাইবার কম্পোজিটের চেয়ে ভালো।

বর্তমানে, ফাইবার হাইব্রিড সিস্টেমগুলি প্রচুর পরিমাণে ব্যবহার করা হয়েছে। এই হাইব্রিড ফাইবার সিস্টেম, যা বিভিন্ন উচ্চ-পারফরম্যান্স ফাইবারের সুবিধা নিতে পারে, ব্যালিস্টিক প্রতিরক্ষামূলক সরঞ্জামগুলির প্রতিরক্ষামূলক কর্মক্ষমতা আরও উন্নত করতে সাহায্য করতে পারে।

(V50 বুলেট ঘটনার গতিকে বোঝায় যখন পরীক্ষার উপাদানে বুলেট অনুপ্রবেশের সম্ভাবনা 50% হয়। এটি উপাদানটির বুলেটপ্রুফ কার্যকারিতা পরিমাপ করে এবং উপাদানটির বুলেটপ্রুফ কর্মক্ষমতা মূল্যায়নের জন্য একটি রেফারেন্স সূচক। V50 যত বড় হবে উপাদানের বুলেটপ্রুফ কর্মক্ষমতা ভাল।)