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这种新颖防弹衣的头盔、服装和鞋子全部用,U.S.A.海军实验室正在研制一种用于凯夫拉防弹马夹的液态护甲
2020-04-26 02:10

“液体装甲”年底就可大批量生产。这种新型防弹衣的头盔、衣服和靴子全部用“剪切增稠液体”处理过的材料制成,不但能够护住全身,还可非常柔软轻盈,一点也不防碍士兵的灵活性。

[英国《防务系统日报》2004年4月22日报道] 美国陆军实验室正在研制一种用于凯夫拉防弹背心的液态护甲。这种护甲轻而柔软,使得士兵具有更高的机动性,且不妨碍士兵奔跑或用武器瞄准目标。

液态护甲的主要组分是剪切增稠流体。STF物质由悬浮在液体里的硬颗粒组成,液体为聚乙二醇,无毒、耐温性能好;硬颗粒是二氧化硅微粒。易流动液体和硬微粒混合到一起使材料具有非同寻常的性能。据称,正常使用期间,STF像液体一样易于变形和流动。一旦子弹或破片击中背心,STF立即变硬,以防子弹穿入士兵身体。为了制造液态护甲,STF需要渗入到凯夫拉背心的每一层。凯夫拉纤维有助于防御子弹,并且含有适量的STF。浸透STF的纤维可以像其它纤维一样浸湿、纺织、缝制。相关工作人员已经花了3年的时间研发该项技术,旨在创造一种成本低、重量轻的新型材料,这种材料的弹道防护性能与现有凯夫拉纤维相当或优于凯夫拉纤维,但比凯夫拉纤维更柔软、更薄。

这个玻璃小瓶里装的淡蓝色液体就是“剪切增稠液体”,你可以用塑料棒轻轻搅拌,发现它跟普通的液体没什么两样,但一旦你加快搅拌的速度和力度,就发现,它越来越黏,立刻变得搅拌不动。

液体护甲目前仍在实验室中试验,但项目负责人热衷于将该技术应用于其它领域。首先,研究人员准备将该材料用于士兵的袖子、裤子以及防弹衣保护不到的部位,并且要求其保持柔软。此外,研究人员也可能使用该材料制造炸弹防爆器材,覆盖可疑包裹或未爆炸武器。液体防弹衣甚至可以用于跳跃靴,使其在碰撞期间变硬以保护脚踝。除了保护士兵的生命安全外,凯夫拉背心中的液态护甲同样适用于执法机构工作人员使用。由于狱警时常受到手制利器的攻击,液态护甲的强防刺能力尤为重要。

自从有战争以来,盔甲的研发就从未停息,人们一直在战斗服的防护性和舒适性之间寻找平衡,希望能制造出一种既刀枪不入又轻便柔韧的战斗服。据英国《GIZ》杂志8月13日报道,利用美国“陆军研究实验室”和“特拉华州立大学合成物质研究中心”的科学家运用新型纳米科技研制出来的“剪切增稠液体”,将制造出新一代战斗服,使长久以来人们的梦想变为现实。

头盔衣服靴子啥都能做

这项技术的目标是制成一种成本低、重量轻的新材料,这种材料的防弹能力优于当前防弹衣专用的“凯夫拉”织物,但弹性更好、更薄,潜在的用途非常广泛。

“剪切增稠液体”能使织物变得无比强韧,可以抵御尖钉、刺刀和子弹的袭击,同时又不改变织物的重量、舒适度和弹性。“剪切增稠液体”的用途非常广泛,可以用于制造防护服、汽车装甲、头盔和手套,不但能够为军人和警察提供保护,也能为任何危险行业,如矿工、建筑工人等提供更舒适的工作服。

这种新型材料还可以被制成防爆毯,覆盖在可疑包裹或未爆炸的军火上,甚至可以用在伞兵靴上,这种靴子在碰撞时可以变硬,从而保护伞兵的脚踝。

柔软轻便如同普通衣服

今年年底,首批利用“剪切增稠液体”处理升级的新型防弹衣将正式问世,到时候,美国驻伊拉克的前线士兵们将得到全方位的保护。

众所周知,传统的防弹衣根本无法保护军人的许多关键部位,如手臂、颈部、腿部和肘部,因为这些部位需要经常活动和弯曲。如今的防弹衣,通常叫做防弹背心,不但厚重,而且硬邦邦的,不便用来制造需要弯曲折叠的裤子和袖子,因此只能护住躯干部分。

而利用“剪切增稠液体”处理升级的新型防弹衣,柔软坚韧,可以制造连袖子带裤腿的全套衣服,保护军人的任何部位,无论人的身体如何弯曲防弹衣的防护性能都不会受损,这才是真正的防弹衣。

一打就变硬 力消就还原

“剪切增稠液体”其实是一种处在固液混合状态的纳米粒子溶剂,很少存在于同一种物质中。利用它制造的防护服通常被叫做“液体装甲”,“剪切增稠液体”渗入织物中,通常状态下是以液态形式存在,但是,织物一旦受到冲击、压紧,“剪切增稠液体”就变成坚硬的固体,使织物更强韧,难以被穿透。

因此,利用“剪切增稠液体”制造的新型防弹衣,平时柔软舒适,一旦遭到刀等利物砍、刺,或高速子弹、弹片冲击,就在受到冲击的瞬间变得坚韧无比,而且能将冲击力沿织物迅速分散开来,大大降低单位面积的压强。当冲击力消失之后,“剪切增稠液体”又恢复液体状态,织物也重新变软。

“液体盔甲”年底问世

“剪切增稠液体”技术由“美国特拉华州立大学合成物质研究中心”和“美国陆军研究实验室”下属的“武器和原料研究理事会”共同开发,仅授权美国“装甲控股公司”生产相关产品。据悉,利用“剪切增稠液体”技术制造的新型防弹衣将于今年年底批量上市销售,每件售价为500至600美元。

又轻又软又薄又刀枪不入的衣服,一直都只存在于 神话和小说中,如黄蓉的软猬甲、貔貅甲等等。但盔甲的轻便性和防护性一直是一对不可调和的矛盾,即使是目前最先进的防弹背心,其实也没比中世纪的盔甲在原理上高明多少,起主要防护作用的,还是插在里面的那块金属板。 悍马军车也面临同样的问题,现在的轻装甲悍马,屡遭驻伊美军诟病,因为防护能力明显下降,他们往往自己加焊几块铁皮以增强防护性。

现在,“液体装甲”的问世,彻底解决了这个问题。它就像科幻小说中的物质,平时只是普通布料,一但遭到袭击,就瞬间变得坚韧无比,而且能把冲击力向四周扩散,将损伤降到最低。

“液体装甲”的制作也非常简便,就是把目前通用的“凯夫拉”防弹背心织物放在最新研制出来的纳米“神水”——“剪切增稠液体”中浸泡一下,就大功告成。

工作原理

不受冲击: 粒子互不干扰呈液态

受到冲击: 粒子激烈碰撞变固态

“液体装甲”的关键成分“剪切增稠液体”,由悬浮在聚乙二醇中的坚硬粒子组成。聚乙二醇是一种应用广泛的无毒液体,能承受的温度范围很广。极其细小的硅微粒是STF的另一成分。这种流动性很强的液体和坚硬的微粒结合后,能形成一种性能不同寻常的材料。

“武器和原料研究理事会”“剪切增稠液体”项目的主管埃里克。沃特泽尔解释道:“当运动缓慢时,硬质粒子能够到处运动,因此‘剪切增稠液体’呈现液态,但当运动迅速的时候,硬质粒子互相碰撞,阻碍了彼此的运动,因此‘剪切增稠液体’变得强韧。”