TW200819486A - Nano bulletproof glass - Google Patents

Description

200819486 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 利用粒徑lOOnm以下、10% wt·以上之奈米顆粒分散在透明樹 脂中，成為奈米樹脂，以製造奈米防彈玻璃，其特徵是：當玻璃 中彈而發生具破壞作用的震波，待其通過奈米顆粒表面時，由於 奈米表面吸著電子之能位會大幅提升，藉此得有效吸收震波能， 以達成高效率之防彈目的。 【先前技術】

U 在第二次世界大戰期間所使用的防彈玻璃，係利用液體橡膠 將多層玻璃板黏合成一體的多夾層玻璃板所構成，厚度高達1〇〇 〜120nm，而且極端重。近來則利用吸震功能優良的聚碳酸酯埶塑 型塑料^以取代先前的液體橡膠，層夾在普通玻璃之中，以形成 夾層防彈玻璃，其防彈功能雖已提升，惟此夾層玻璃厚度通常在 70〜75nm，仍然嫌過重，亟待改進的情形。今（2〇〇6)年9月u 曰公告之我國專利第1261578號「奈米強力制震水泥凝固體生成 與本案同申睛人）所依據之自創奈米吸震理論，可供作本案 不米防彈玻璃體」之科學原理依據。 【發明内容】 者認尺!時:ί面原子的面積比率甚高。作 殘鍵’而處於極不安定狀態，此時亟 ΐ，所以即初生態奈米體具有極強烈的化學還原 正電並遺留地面大氣帶負電。由於奈米表 土稀_力，-旦奈米粉體形成，就立即向其周、遭 200819486 ΐίϊίίίί取電子而趨於ί定’、所以奈米體的表面通常都帶 米表面吸著電子的2只電感測11靠近奈米體即可證實奈 表面吸著電表面殘鍵多屬強力的共價鍵，所以 結晶結構，於束缚狀態。設若材料具 能位能隙⑶中的^_就在比價帶(2)最高 ㈣體絲祕料何朗ν型半導财的電子(施 ν 月，其一是奈米體帶有豐富的負電，而 Γ Ο 型半導二不子=;=口= ，綠級料赠能4並餅其能Ξ。 Η弟一圖中’當表面吸著電子所獲得能量大於 電子的能位就進入傳導帶⑴;如第二圖表示4面“電^ 狀ϊ，ίί 即可脫離奈米材料表面成為游離 質奪取電gut由基，然後表面自由基又向周遭物 八私Ϊί討奈米材料的吸震作用，令較高震波阻抗的奈米粉體2 =較低震波阻抗的結合材料3中，即形成吸震材料卜如第三 界面震波進人奈米材料，則震波(壓力波)就在兩種物質 Γ質。①的震波速度％、質點= 質2在度、歷力A，其抵達承接物質②時，壓力 ίίίΐ賊速度由a變成〜，並行反射和穿入作用此時 係分ίί速度切，S1穿人震波速度為k根猶4和動量守恆】 (1) (2) ^s\+P0lUsl =0 ^'^=p^sl{up2-uply

S\^ PI

P1 = PoiU^U (3) (4) 200819486 •^2 ~ Ρ〇2^2^Ρ2 , 式中心、/?。2為震波未到時的質量密度，運用⑴至(4)式，即求得·· =__^Poi^Sl PI P〇l^Sl + P〇2^S2 1 =：_2p02L^2 — Pi P〇\Usl + pQ2Ut (5) S2 ⑹

用(5)和⑹式可分析紐吸收體的震;皮吸收能力。考慮下列 雨種h形： J j)田，波從車又低展波阻抗（A而）的結合材進入較高震波阻抗 ^02 S2)的奈米顆粒時，因關係，即得$ >卜 」2 2Ϊ1。此結果表示反射波為震波(壓力波〕。就能量觀點‘ 二’不米材料顆粒具有將壓力波之能送還結合材，使之壓力1大， :此ΐΐ增加壓縮耗能的作用，惟因結合材和奈米顆粒均曰為凝 ，二壓縮率甚小，所以壓縮耗能效果不彰。 、、 二)當震波錄高震波阻抗（外你）的奈米雛進人 Ο 城)的結合材時，因威丨> 祕關係，即得:Ρ23. P2> t/P1。此結果表示反射波為稀釋波(拉力波）。由 二 2 ’首#其衝的奈米表面吸著電子就會被 中’表面吸著電子即因能位提“ η =$彈擊中物體時，速度被崎而降低，_撞擊作用 t的震波（超音速壓力波）超前於子彈向前傳播。 ，與空氣界面時，即行反射而產生反射波^ 至 ，波（超音速拉力波），物體材f就受其拉力作用 而被剝離材料的運動方向怪與子彈穿行方向相 於 彈之行進減輕障礙，所以稀釋波乃是助長子彈貫穿^體的H奸 200819486 ζ雷必備的條件是具強力的吸震功能。惟因之前人們 夕π田* L、乏理4依據，所能獲得材料的吸震魏有限，目前 f二土十璃板和透卿板相間組成厚厚的夾層板作為防彈玻璃， 改進空間。作者研究奈米統合理論，發現奈米材料 二ΐί,Γ的表面吸*f子’如將奈米浦分散在透明樹脂 θ ’ iii璃用板，則該玻璃板就具有強大防彈功能。究其原因 波㈣震波阻抗較大的奈讀體表面進人震波阻抗較小 Γ ο 首被:ίΐ:行i射ϊ產生稀釋波，此時表面吸著電子就 姉表由域於低能位的表面吸著電子被剝離過 耘，孓生此位大幅提升，藉此將震波能有效吸收。 【實施方式】 利用直接摻混法或轉轉法將粒徑議nm以下、10〜_ 阻抗之奈米級吸震材料粉粒2 (例如：奈米二氧化 1、二卡三氧化二紹或奈米碳酸鱗），分散在較低震波阻抗之樹 匕如·聚甲基丙稀酸甲酉旨（通稱亞克力樹脂PMMA)或聚碳 以生成奈米防彈玻璃用材，再利用習知之樹脂加工成 型技術，‘成如第三圖所示之奈米防彈玻璃體i。 【圖式簡單說明】 直二a為奈米表面吸著電子的能位圖。 1^1星為：金屬表面傳導電子之能位圖。 蓋ϋ為：奈米防彈玻璃體。 8 200819486 【主要元件符號說明】 第一圖圖號： (1) 傳導帶5 (2)—價帶，（3)—能隙， 0— 價帶最高能位為零，

Ea—表面吸著電子的基態能位，

Eg一-傳導帶的最低能位， _ Ε—-傳導帶的最高能位，Ed=Eg-Ea。 第二圖圖號· ①---功函數， ( Ερ - - -Fermi 能位， E〇---表面傳導電子從最低能位0脫離表面所需能量， 0 —傳導帶的最低能位為零， ①--傳導帶’②---真空，③---表面。 第三圖圖號： 1- --奈米防彈玻璃體。 2— 較高震波阻抗之奈米級顆粒。 3- 一較低震波阻抗之樹脂（結合材）。

Claims (1)

1. 200819486 十、申請專利範圍： 1.二種奈米防彈玻璃體，係依據自創奈米統合物理之揭示，舉凡 二ί巧料均具有豐#的表面吸著電子，當其受震波作用時，即 =猎提升其驗，財效魏震波能朗防彈之功效，從而得 ^，粒徑l〇〇nm以下、10〜_ wt之奈米級粉體利用直接摻混 ^或溶膠凝膠法分散在透紐樹脂+，以生成奈緖彈玻璃材 料’再利用習知之樹脂加工成型技術，製成如第三圖所示 米防彈玻璃體。 μ 2· 料概圍第1項所述之糊直接摻混誠轉凝膠法將 :米級粉S散在透光性樹脂中，其中奈米級粉體指例如··二 氧化矽、二氧化二鋁或碳酸鈣等奈米級粉體；又透光性樹脂指 例如·亞克力樹脂（P嫩JA)或聚碳酸酯樹脂等。