防彈衣的材料

　　全球的防彈衣70%由中國制造。那么防彈衣由什么材料生產(chǎn)的呢？
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1.凱夫拉(Kevlar)
+ W! b1 @+ h. ~* I　　凱夫拉(Kevlar)是一種具有超高強度、超高模量、耐高溫的合成纖維，20世紀70年代初，由美國杜邦(DuPont)公司研制成功，并很快在防彈領(lǐng)域得到了應用。
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　　這種高性能纖維的出現使柔軟的紡織物防彈衣性能大為提高，同時(shí)也在很大程度上改善了防彈衣的舒適性。美軍率先使用Kevlar制作防彈衣，并研制了輕重兩種型號。新防彈衣以Kevlar纖維織物為主體材料，以防彈尼龍布作封套。其中輕型防彈衣由6層Kevlar織物構成，中號重量為3.83千克。相比尼龍和玻璃纖維防彈衣，重量減輕50%;在單位面積質(zhì)量相同的情況下，其防護力至少可增加1倍，并且具有很好的柔韌性。

) `# N* o9 _3 c+ W. w4 K　　“Kevlar”(凱夫拉)是商標名，實(shí)際材質(zhì)為聚對苯二甲酰對苯二胺，它是屬于一種液態(tài)結晶性棒狀分子。這種液態(tài)結晶性棒狀分子結構，可以在濃溶液中形成高度有序的相疇，在紡絲定向拉伸時(shí)，相疇沿著(zhù)剪切方向形成幾乎完美的分子取向，而賦予凱夫拉纖維極高的強度和模量。

2.超高分子量聚乙烯纖維UHMWPE
, Q; `: [, E" f' G' b　　超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)是由相對分子質(zhì)量在100萬(wàn)到500萬(wàn)的聚乙烯紡成的纖維，是目前世界上強度最高與比重最輕的纖維，其強度比鋼絲高15倍，但是很輕，最多可比芳綸等材料輕40%。
0 _8 \& t9 P7 ]　　在國防軍需裝備方面，由于該纖維的耐沖擊性能好，比能量吸收大，在軍事上可以制成防護衣料、頭盔、防彈材料，如直升飛機、坦克和艦船的裝甲防護板、雷達的防護外殼罩、導彈罩、防彈衣、防刺衣、盾牌、降落傘等，其中以防彈衣的應用最為引人注目。
　　它具有輕柔的優(yōu)點(diǎn)，現已成為占領(lǐng)美國防彈背心市場(chǎng)的主要纖維。另外超高分子量聚乙烯纖維復合材料的比彈擊載荷值U/p是鋼的10倍，是玻璃纖維和芳綸的2倍多。國外用該纖維增強的樹(shù)脂復合材料制成的防彈、防暴頭盔已成為鋼盔和芳綸增強的復合材料頭盔的替代品。　　中國超高分子量聚乙烯纖維概況：中國是個(gè)化纖大國，2007年化纖產(chǎn)量占世界的54%，有著(zhù)較為堅實(shí)的工業(yè)基礎，但在高性能纖維發(fā)展方面較為滯后。自1985年中國開(kāi)始超高分子量聚乙烯纖維的研究，東華大學(xué)(原中國紡織大學(xué))、鹽城超強高分子材料工程技術(shù)研究所先后加入研發(fā)行列，并取得了一系列重大理論突破，1999年突破關(guān)鍵性生產(chǎn)技術(shù)。成為繼荷蘭、日本、美國之后，第四個(gè)掌握這種纖維生產(chǎn)及應用技術(shù)的國家。
# v: l+ B- X- @$ B. q$ p5 Q　　發(fā)展趨勢：從繩索、系纜和繩網(wǎng)，到生命防護應用、高性能紡織品、復合材料、層壓材料，應用范圍極其廣泛。未來(lái)5年和10年內世界UHMWPE的年需求量將分別在6萬(wàn)噸和10萬(wàn)噸。
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3.液體防彈材料
% \9 k9 _0 u, u  w" r) p% V　　液體防彈材料(TBS)的主要成分是一種特制“剪切增稠液體(STF)”，這種液體一般由分散粒子SiO2和有機物分散介質(zhì)乙烯基乙醇、聚乙二醇、局丙二醇或者礦物油等一種或幾種的混合物組成?！凹羟性龀硪骸敝凶杂蓱腋≈?zhù)粒子，當液體因為劇烈沖擊而被攪亂時(shí)，其中的特殊粒子相互碰撞，形成了對這種攪動(dòng)的抵抗力。

　　當攪動(dòng)力足夠大時(shí)，這些粒子其實(shí)就已被相互“鎖定”。當子彈高速撞擊這種材料時(shí)，“剪切增稠液”防彈衣就會(huì )吸引撞擊能量，并迅速變得極其堅硬，從而吸收子彈的沖擊能量。

4.碳納米管
. [3 L& d" b: I* q+ w　　碳納米管是迄今為止發(fā)現的力學(xué)性能最好的材料之一，有著(zhù)極高的拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率。其密度只有鋼鐵的六分之一到四分之一，單位質(zhì)量上的拉伸強度，卻是鋼鐵的276倍，彈性模量參數，碳納米管比凱夫拉強2.4倍，綜合性能遠遠超過(guò)目前人類(lèi)發(fā)現和制造的其他任何材料。
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　　防彈效果上主要是體現在彈性模量上，也就是說(shuō)碳納米管纖維盔具或防彈衣比凱夫拉的抗擊強度最起碼高2.4倍。
據R&D雜志2013年11月5日報道，Garrison Bespoke公司推出了首套時(shí)尚防彈西裝。

此防彈衣是由納米技術(shù)制得的碳納米管構成，最初是為在伊拉克的美軍第19部隊特種兵而設計開(kāi)發(fā)的，專(zhuān)利材料更薄、更柔軟，重量只有傳統防彈衣使用的凱夫拉的一半，而且還可以防刺傷，通過(guò)碳納米管硬化影響防止刀具穿透。
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5.石墨烯
, k* H6 ~) h7 ?( V　　作為目前發(fā)現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱(chēng)為“黑金”，是“新材料之王”，科學(xué)家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

/ U! {9 P' G& H研究石墨烯防彈衣的科學(xué)家表示，石墨烯制成的防彈衣?lián)碛?倍于現有防彈衣技術(shù)(凱夫拉)的防護能力。雖然目前石墨烯依然不能單獨制成強有力的材料，但是能多層復合到結構材料中，這樣就能制止其受彈擊后向外碎裂的過(guò)程。

石墨烯防彈材料可廣泛應用于武裝直升機防護裝甲、防彈衣、輕型防護裝甲、防爆裝備等軍工產(chǎn)品中，在民用防彈材料市場(chǎng)及軍用防彈材料市場(chǎng)均具有廣闊的市場(chǎng)前景。

6.壓縮玻璃碳
　　壓縮玻璃碳是一種新型碳材料，具備石墨和金剛石的成鍵特征，是一種由sp2和sp3組成的混合雜化物，具有奇異的性能，密度和導電性與石墨相近。

　　其壓縮強度明顯高于金屬和陶瓷材料，比強度是碳纖維、聚晶金剛石、碳化硅和碳化硼陶瓷的2倍以上。其硬度與寶石相當，可刻劃碳化硅單晶。其局部變形的壓入彈性恢復率在70%以上，明顯高于金屬和陶瓷材料，甚至高于形狀記憶合金和有機橡膠。

6 h  u  f3 T( H- i; Y: ]　　壓縮玻璃碳集輕質(zhì)、超強、高硬、高彈和良好導電性于一身，具有優(yōu)異的綜合性能和許多潛在應用，如軍用裝甲和航空航天等領(lǐng)域。
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7.人造蜘蛛絲
　　蜘蛛絲的彈性和柔韌性都很好，耐沖擊性強，耐低溫性能好，在-40℃的條件下仍能保持其彈性，是制作防彈衣的立項材料。而且，蜘蛛絲是由蛋白質(zhì)組成，因而是生物可降解的，不會(huì )對環(huán)境造成污染。

3 }0 z. N  ~/ t7 V- [　　遺憾的是，經(jīng)過(guò)漫長(cháng)的探索，到現在仍無(wú)法大量生產(chǎn)人造蜘蛛絲，且人造蜘蛛絲的強度只能達到天然蜘蛛絲的1/3，還無(wú)法達到防彈纖維的要求。但由于蛛絲這種蛋白纖維具有合成纖維一些不具備的優(yōu)點(diǎn)，因此美國軍方組織仍然在投入經(jīng)費持續這種材料的開(kāi)發(fā)。
　　

8.八目鰻粘液
　　八目鰻的防御性粘液主要包括兩個(gè)組成部分，線(xiàn)狀蛋白和黏蛋白。線(xiàn)狀蛋白的長(cháng)度為15厘米，在與海水混合后會(huì )膨脹，產(chǎn)生大量透明黏液，其中包含著(zhù)大量非常薄但具有極強韌性和伸縮性的纖維。 　　

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現在，美國海軍的一組科學(xué)家和工程師團隊已經(jīng)找到了一種方法來(lái)合成八目鰻粘液，旨在為軍隊提供一種有價(jià)值的新材料，有望能擊退鯊魚(yú)或提供彈道防護。
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總體來(lái)說(shuō)，防彈材料的開(kāi)發(fā)在朝著(zhù)舒適輕量、全方位防護和仿生化的方向快速發(fā)展。新材料的不斷出現，為防彈材料的開(kāi)發(fā)提供了越來(lái)越多的可能，不同的新材料，也總有最適合的應用形式和場(chǎng)所。