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液体能防弹能做防弹衣?并不是那么回事
2016-5-2 7:31:00           作者: 综合

液体能防弹能做防弹衣?并不是那么回事

作者:候知健

很多人都听说过,现在国外开发了新型的“液体防弹衣”;实际上这种称呼带有很大的误导性。这类新防弹衣其实是针对传统凯夫拉等高强度纤维防弹衣,利用特殊液体材料(学名叫“剪切增稠液体”,简写为STF)增强的产品,外观和传统软质防弹衣并没有什么差异。如果真要去找一件液态的防弹衣,或者是做成水囊结构的防弹衣,那肯定会找不到的。

液体能防弹能做防弹衣?并不是那么回事

动图:透明槽里的白色胶状液体就是一种STF,用手指搅动的时候,由于速度慢力量小,剪切作用很低,因此性质和普通的粘稠液体差不多。

液体能防弹能做防弹衣?并不是那么回事

图片:在用拳头猛砸的时候,由于速度高力量大,带来的冲击要猛烈的多;这个时候STF的粘稠度会在瞬间急剧加大,形成硬实的类固体状态。冲击越猛烈,这种特征越显著。

STF的具体原理至今尚不清楚,而且几种可能的理论解释起来都非常枯燥晦涩,就不赘述了。从广义上的角度来说,STF其实很常见的,用淀粉加清水就能做出来;当然在性能上,它只能起到简单的教学演示效果。真正能用于防弹的STF,目前最常见的做法,一般由大量的20-50纳米直径的二氧化硅(玻璃的主要成分之一)固体颗粒,与聚乙二醇混合制备而成。

液体能防弹能做防弹衣?并不是那么回事

传统软质防弹衣的原理,是利用高强度纤维的断裂、变形、抽出的过程,消耗掉弹头的动能,最后使弹头丧失进一步侵彻的能力。这种能力不是由单独的一层纤维织料提供的,而是多层结构叠加才能提供。

液体能防弹能做防弹衣?并不是那么回事

单纯的高强度纤维(左),经过STF增强后的高强度纤维

而STF在防弹衣上的应用,除了本身对于子弹动能的消耗以外,它还非常有效的加强了纤维之间、纤维束之间、织物层之间的相互联系;大大强化了防弹衣的整体响应效果,使更多的纤维参与到能量吸收的过程中来。

举个例子,STF的应用能在相同防护能力等级要求下,原来需要15层凯夫拉材料的防弹衣,只要10层就能达到指标。虽然STF本身会带来一定重量,但是减少5层凯夫拉材料以后,重量和防弹衣厚度的大幅削减,使得穿着防护服的人员动作更灵活、更不易疲劳。

液体能防弹能做防弹衣?并不是那么回事

穿刺试验的对比,上面一排未使用STF加强,下面一排加强过

而在具体的工艺上,简单的把STF涂覆在防弹织物材料上也是可行的,只是在大量的对比研究中证实,这样做的效果并不算好。目前主流的做法,是将STF用溶剂稀释以后(比如乙醇——就是酒精)将防弹织物彻底浸渍透彻;然后利用真空或者低温(比如80度)进行干燥处理。

目前STF在防弹装备上的应用还处于相当初级的阶段,很多问题并没有得到很完善的解决。但是在更低级一些的防护场合,比如滑雪、摩托车手服装等运动防护器具,或者是抗冲击头盔等警察防暴装备上,STF增强类产品已经得到了成功的商业化应用。比如美国和加拿大的部分运动员,在此前的冬奥会上就已经开始使用含有D30材料的比赛装备。

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
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