Non è possibile pensare di produrre una protezione resistente per qualsiasi tipologia d’arma. Sono tanti i fattori che influiscono sulla capacità di penetrazione di specifici proiettili: il fattore principale è sicuramente la tipologia e forma del proiettile, nonché la sua velocità, zona d’impatto, condizioni dell’armatura, ecc. Nei vari contesti operativi, un soldato può essere sottoposto a quattro tipologie di minacce derivanti dal fuoco nemico; il maggior pericolo deriva dalle schegge, poi dai proiettili, dallo spostamento d’aria e infine da eventuali effetti incendiari.
Una protezione balistica in grado di proteggere anche da schegge, corrisponde ad un’ innalzamento del livello di protezione strettamente connesso ad un aumento dello spessore della protezione stessa. Ma così facendo si incrementa inevitabilmente il peso e la rigidità della protezione, cosa che si traduce negativamente in una alterazione delle risorse fisiologiche ed in una diminuzione o difficoltà nel compiere i mansioni fondamentali come il tiro, la ricarica dell’arma, la manovra sul terreno, il lancio di una bomba a mano, ecc.
Dall’utilizzo dell’acciaio come elemento principale per la protezione dell’uomo, si è passati, fin dagli anno 70, all’uso dell’aramidiche, (ovvero il Kevlar), una fibra polimerica con notevoli proprietà balistiche, molto resistente alla trazione, al modulo di elasticità e bassa densità. Le innovazioni tecnologiche in questo campo, stanno portando all’utilizzo sempre di materiali polimerici, ma di composizione diversa (fibre politileniche), conosciuto sotto il nome di Spectra. Per aumentare le prestazioni balistiche delle fibre queste non vengono utilizzate da sole ma sono solitamente immerse in materiale polimerico (plastica) fuso che a solidificazione avvenuta conferisce al componente la forma voluta dando vita ad un nuovo tipo di materiale chiamato composito. I materiali compositi consistono in due o più materiali distinti e meccanicamente separabili che sono uniti in maniera tale che la dispersione di energia di un materiale nell’altro consente di avere proprietà migliori. Si utilizza di solito un materiale molto resistente (materiale di rinforzo, si presenta sotto forma di fibre) mentre l’altro è un materiale che ha la funzione una di matrice che circonda il materiale di rinforzo (riempiendo gli interstizi tra le fibre). La matrice ha tre funzioni: bloccare le fibre, trasferire ad esse il carico esterno e infine proteggerle da fattore ambientali e da danni derivati da azioni meccaniche dirette.
E’ facile capire che questa tecnica di costruire materiali molto più leggeri ma con caratteristiche di resistenza molto più elevate si usano da moltissimi anni, per esempio nell’edilizia. Le fibre sono rappresentate dal ferro e la matrice è il cemento che riempie tutti gli interstizi tra il ferro. Quello che si ottiene è una struttura in cemento armato molto più resistente di un comune muro costituito solo di cemento.
Quando un proiettile colpisce un prodotto balistico tessuto (materiale composito), migliaia di fibre vengono interessate; esse catturano il proiettile e ne disperdono l’energia cinetica. L’energia, dal punto d’impatto, deformando le fibre a diretto contatto, si trasmette alle fibre vicine nei punti di intersezione, causando una desiderabile propagazione dell’energia alle altre fibre (fibre secondarie), ma anche un indesiderabile incremento dello sforzo di tensione delle fibre primarie. Quindi le fibre si allungano fino a rompersi, nella zona d’impatto, permettendo così al proiettile, con energia minore, di passare allo strato successivo dove perderà altra energia fino a fermarsi.
Un proiettile così fermato dalla protezione balistica, trasferisce una grande quantità di energia sul corpo umano, causando il cosiddetto trauma da impatto (può causare feriti gravi o anche mortali). Al giorno d’oggi viene utilizzato il sistema antitrauma, che consiste in un cuscinetto di materiale polimerico espanso (una schiuma) che viene interposto tra la protezione balistica e il corpo umano. Tale cuscinetto riesce ad assorbile buona parte dell’energia dell’impatto del proiettile e a distribuire la parte non assorbita su una superficie più ampia, evitando così pericolose concentrazioni di forze.
La ricerca in questo campo è in continuo sviluppo, sia per migliorare le prestazioni dei materiali per aumentare la protezione e sia per cercare di abbassare il peso della protezione stessa. Seguendo queste direzioni, la ricerca ha individuato delle nuove fibre, che in termini di assorbimento di energia prima della rottura è 100 volte migliori dell’acciaio e 10 volte del Kevlar: stiamo parlando del filo prodotto dal ragno per tessere la ragnatela.
Vista la scarsa produzione di questo materiale in quantità utili per poter produrre delle protezioni balistiche, alcune società Canadesi hanno modificato geneticamente dei bovini con il gene della proteina prodotta dal ragno per realizzare il filo della ragnatela; dal latte prodotto dai bovini si estrae la proteina e resa disponibile sotto forma di polvere. Il problema attualmente sul banco dei ricercatori è come ricreare le condizione in cui il ragno elabora la proteina e la trasforma in ragnatela.
