High performance fabrics development has contributed to the development of body armor technology and improved ballistic performance all the while maintain flexibility. Shear Thickening Fluids (STF) allows further enhancement of ballistic resistance without hindering flexibility through an impregnation process to fabric. Investigations of the effect of STF impregnation on the ballistic performance of fabrics have been lim-ited to the impact velocity range below 700 m/s. Considering the hypervelocity impacts experienced by space structures in Low Earth Orbit (LEO) and the bumper configuration commonly employed by shielding of the structures where the impact velocity is considerably decreased through impact with bumpers, investigation of the energy absorption characteristics of neat Kevlar and STF impregnated Kevlar fabric specimens was con-ducted in this study. 100 nm diameter silica nanoparticles were dispersed in a solution of polyethylene glycol (PEG) and diluted with methanol for effective impregnation to the Kevlar fabric. High velocity impact exper-iments with projectile velocities between 1 and 2 km/s were conducted using a 2-stage light gas gun. The ex-periments revealed that the STF impregnation provides significant energy absorption enhancement in terms of equal volume, fabrication material cost, and areal density. Numerical simulations of the experimental cases were also conducted which resulted in deviation relatively in agreement to the energy absorption and post impact specimen formation results obtained empirically.
고성능 직물과 섬유의 개발을 통해 방탄복 개발이 이루어졌고 유연함을 유지하면서 방탄성능 향상을 가져왔다. 이전 연구를 통해 전단농화유체(STF)의 함침을 통해 유연함을 유지하면서 추가적인 방탄성능 향상을 가져온다는 점이 확인되었다. 이러한 방탄성능에 대한 고성능 직물 STF 함침 연구는 700 m/s 아래의 발사체 속도영역에서 진행되어왔다. 저궤도 우주환경에서 우주구조물에 일어나는 초고속(hypervelocity) 충격과 이러한 충격속도를 줄여서 충격을 완화하는 목표의 흔히 적용되는 범퍼 쉴딩 구조물을 고려했을 때, 이 연구에서 케블라 직물과 STF 함침된 케블라 직물 시편의 에너지 흡수 특성이 조사되었다. 100 nm 직경의 나노실리카 분말이 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과의 용액에 분산된 후 메탄올로 희석하여 케블라 직물에 효과적으로 함침되도록 하였다. 2단 가스건을 이용하여 1~2 km/s 사이의 발사체 충격 실험을 진행하였다. 이 실험들을 통해 같은 부피, 시편제작 비용 및 면밀도에서 STF 함침은 상당히 크게 에너지 흡수율을 증가시키는 것을 확인하였다. 같은 실험적 경우들을 수치해석으로 구현했을 때 실험 결과 에너지 흡수율 및 충격 후 시편 형상이 어느 정도 일치하는 것을 확인 할 수 있었다.
