防彈衣的前世今生

The past and present of body armor

縱覽古代軍旅詩詞，“甲”字出現(xiàn)頻率極高，“操吳戈兮被西甲”“將軍金甲夜不脫”，一個“甲”字，體現(xiàn)了軍隊對將士身體防護(hù)的重視。今天，各國軍隊對“甲”的重視程度依然如故，只不過，現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的“甲”，是我們熟知的防彈衣。

防彈衣介紹

防彈衣，又叫避彈衣，避彈背心，避彈服，單兵護(hù)體裝具等，用于防護(hù)彈頭或彈片對人體的傷害，包括步兵防彈衣、飛行人員防彈衣和炮兵防彈衣等。

防彈衣主要由衣套和防彈層兩部分組成。衣套常用化纖織品制作。防彈層是用金屬(特種鋼、鋁合金、鈦合金)、陶瓷片(剛玉、碳化硼、碳化硅、氧化鋁)、玻璃鋼、尼龍、凱夫拉、超高分子量聚乙烯纖維、液體防護(hù)材料等材料，構(gòu)成單一或復(fù)合型防護(hù)結(jié)構(gòu)。

凱夫拉纖維的誕生

20世紀(jì)70年代，出色的防彈衣材料——凱夫拉現(xiàn)身。這種材料強(qiáng)度是同等質(zhì)量鋼鐵的5倍，密度僅為鋼鐵的1／5。用它制成的防彈衣穿在身上，既柔軟貼身、屈伸自如，又有很強(qiáng)的防彈能力。不僅如此，用凱夫拉制成的防彈衣還能抗酸堿腐蝕，且具有較強(qiáng)耐熱阻燃性，再加上抗靜電特性，是更為理想的可穿戴“盾牌”。

凱芙拉纖維主要用來制作繩索、電纜、涂漆織物、防彈背心，代替玻璃纖維纏繞制成固體火箭發(fā)動機(jī)燃燒室殼體，還用作輪胎簾子線，可耐150℃~160℃高溫。凱芙拉纖維的另一重要應(yīng)用是取代致癌的石棉，用作各種制動器的剎車片、密封墊及離合器襯片的補(bǔ)強(qiáng)材料。

凱夫拉纖維在防彈衣領(lǐng)域的性能優(yōu)勢

在制造避彈衣的眾多防彈材料中，用芳族聚酰胺類有機(jī)纖維代替尼龍和玻璃纖維，可使避彈衣的重量減輕50%；在單位面積質(zhì)量相同的情況下，其防護(hù)力至少可增加1倍，并且具有很好的柔韌性。用這種材料制成的防彈衣僅重2-3千克，而且穿著舒適，行動方便。

凱夫拉纖維繼玻璃纖維、碳纖維、硼纖維之后被用作增強(qiáng)纖維，其抗張強(qiáng)度是一般有機(jī)纖維的4倍，模量為滌綸的9倍。凱夫拉纖維的比重小，比強(qiáng)度高于玻璃纖維、碳纖維和硼纖維。

美國用了6年時間研制出用芳族聚酰胺類有機(jī)纖維制成的頭盔，結(jié)束了作為美國陸軍象征有名的"鋼盔"時代。這種頭盔僅重1.45千克，其防彈性能比原標(biāo)準(zhǔn)鋼盔高出了33%。同時，這種新頭盔更貼近頭部，使用者感覺更加舒適。

凱夫拉纖維液體防彈衣中的牛頓黏性定律

由牛頓黏性定律可知，液體的黏度值是恒定不變的，比如水、酒精等液體被稱作牛頓流體。那么，非牛頓流體就是不滿足牛頓黏性定律的液體，它的黏度值則是一個變化量。這就體現(xiàn)了非牛頓流體的重要特性：流體的黏度值會隨著壓力和沖擊力的增加而增大。 

凱夫拉纖維防彈衣。利用非牛頓流體特性，科學(xué)家研制出剪切增稠液，它所包含的納米球形顆粒，是自然界中最堅硬的非金屬材料之一，這種材料能起到防彈、防刺和減震的作用。當(dāng)我們把傳統(tǒng)凱夫拉纖維浸入剪切增稠液中，經(jīng)過一系列復(fù)雜的工藝制造，就誕生了神奇的液體防彈衣。

與普通防彈衣相比，液體防彈衣所用材料更少，厚度減少45%，因此更加輕薄，便于單兵作戰(zhàn)行動。剪切增稠液與凱夫拉纖維黏合在一起時，能夠高效吸收子彈產(chǎn)生的沖擊力，當(dāng)子彈撞擊到液體防彈衣時，沖擊力立刻被分散，破壞力大幅降低，擁有更強(qiáng)的防護(hù)性能。