防弾シールドの仕組み

1. 材料ベースの保護
1) 繊維材料（例：ケブラー繊維、超高分子量ポリエチレン）：これらの材料は長くて強い繊維でできています。弾丸が命中すると、繊維が弾丸のエネルギーを分散させます。弾丸は繊維の層を突き抜けようとしますが、繊維は伸縮して変形し、弾丸の運動エネルギーを吸収します。これらの繊維材料の層が多いほど、吸収できるエネルギーが増加し、弾丸を止める可能性が高まります。
2) セラミック素材：一部の防弾シールドにはセラミックインサートが使用されています。セラミックは非常に硬い素材です。弾丸がセラミックベースのシールドに命中すると、硬いセラミック表面が弾丸を粉砕し、小さな破片に分解します。これにより弾丸の運動エネルギーが減少し、残りのエネルギーは繊維素材やバッキングプレートなどのシールドの下層に吸収されます。
3) 鋼鉄および金属合金：金属ベースの防弾シールドは、金属の靭性と密度に依存しています。弾丸が金属に当たると、金属は変形し、弾丸のエネルギーを吸収します。使用される金属の厚さと種類によって、シールドが様々な種類の弾丸を阻止する効果が決まります。より厚く、より強度の高い金属は、より高速で強力な弾丸にも耐えることができます。

2. 保護のための構造設計
1) 湾曲した形状：多くの防弾シールドは湾曲した形状をしています。この設計は弾丸を逸らすのに役立ちます。弾丸が曲面に当たった場合、正面から当たってエネルギーが一点に集中するのではなく、弾丸は方向を変えます。湾曲した形状は衝撃力をシールドのより広い範囲に分散させ、貫通の可能性を低減します。
2) 多層構造：ほとんどの防弾シールドは多層構造です。これらの層には、防御力を最適化するために異なる素材が組み合わされています。例えば、一般的なシールドは、硬くて耐摩耗性のある素材（薄い金属層や丈夫なポリマーなど）の外層、エネルギー吸収のための繊維素材の層、そしてスポール（シールド素材の小さな破片が剥がれて二次的な損傷を引き起こすこと）を防ぎ、弾丸の残りのエネルギーをさらに分散させるための裏打ち層で構成されています。