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          專欄 | 揭開防彈衣的神秘面紗

          專欄 | 揭開防彈衣的神秘面紗

          • 分類:新聞動態
          • 作者:
          • 來源:
          • 發布時間:2023-05-17 09:47
          • 訪問量:

          【概要描述】

          專欄 | 揭開防彈衣的神秘面紗

          【概要描述】

          • 分類:新聞動態
          • 作者:
          • 來源:
          • 發布時間:2023-05-17 09:47
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          詳情

          2022年7月8日,日本前首相安倍晉三在日本奈良市進行街頭演說的日本前首相安倍晉三遭槍擊倒地,震驚中外。

           

          從現場的從目前各大媒體報道發出的現場照片來看,安倍晉三并沒有穿戴防彈衣。

           

          這次事件直接反映在了資本市場上,在事發當日股市上“防彈衣概念股”呈現了集體大漲的趨勢。

           

          今天就讓我們一起走近軍用紡織品——防彈衣,一探究竟。

           

           

          01

          防彈衣機理

           

          防彈衣的防彈機理從根本說有兩個:

           

          a

          將彈體碎裂后形成的破片彈開

           

          硬質防彈衣——防彈頭的變形圖

           

          美國在二三十年代研制出的首批防彈衣是靠連在結實衣服內的搭接鋼板提供防護。

           

          該防彈衣以及后來類似的硬體防彈衣即是通過彈開彈頭或彈片,或者使子彈碎裂以消耗分解其能量而起到防彈作用。

           

          b

          通過防彈材料消釋彈頭的動能

           

          以高性能纖維為主要防彈材料的軟體防彈衣,利用以高強纖維為原料的織物“抓住”子彈或彈片來達到防彈的目的。

           

          研究表明,軟體防彈背心吸收能量的方式有以下五種:

          (1)織物的變形:包括子彈入射方向的變形和入射點臨近區域的拉伸變形;

          (2)織物的破壞:包括纖維的原纖化、纖維的斷裂、紗線結構的解體以及織物結構的解體;

          (3)熱能:能量通過摩擦以熱能的方式散發;

          (4)聲能:子彈撞擊防彈層后發出的聲音所消耗的能量;

          (5)彈體的變形。

           

          該圖為受沖擊纖維中應力/應變縱波的傳播

           

          纖維材料受外力沖擊產生的應力/應變縱波在其內部快速向四周擴散,這就是熟知的"沖擊波”(即聲波)。

           

          纖維中聲速的高低決定了沖擊能瞬間擴散范圍的大小,也就決定了參與能量吸收的纖維量的多少,從而影響防彈效果。

           

           

          02

          防彈衣材料

           

          早在冷兵器時代,軍隊對將士身體的防護十分重視,縱覽古代軍旅詩詞, “甲”字出現頻率極高,如“黃沙百戰穿金甲”“將軍金甲夜不脫”等等。

           

          中國是世界上最早使用盔甲的國家之一。宋朝沈括的《夢溪筆談》中就有關于鋼盔銷甲的記載。

           

          到了熱兵器時代,槍、大炮的出現,為了提高防護能力,人們在原有的基礎之上,開始了各種發明創造。

          圖片

          左圖為一戰時美軍陸軍研制的布魯斯防彈衣

          右圖為澳大利亞基利幫制備的鉻鎳鋼防彈衣

          由于構造和材料的限制,穿上盔甲之后,士兵們連彎腰一類的動作都做不到,要是不小心把槍掉到了地上,還得整個人趴到地上去撿。

           

          “防彈衣”的頭盔部分只露出眼睛,使得士兵的視線被固定,既無法回頭,也無法扭頭左右看。

           

          實現防彈衣的輕量化和高性能化迫在眉睫。

           

          為了獲得良好的防護效果,又能夠釋放身體、靈活運動,人們開始研究柔性材料能否用于子彈的防護——軟式防彈衣。

           

          現代軟式防彈衣

           

          16世紀的中國古代明朝,就已經逐漸用棉甲替代重達60多斤的鋼甲。19世紀60年代,韓國用多層棉織物制備一種防彈背心Myeonje baegab。

           

          1887年古德費羅發表一篇“子彈無法穿透絲織物”(The Impenetrability of Silk to Bullets)的文章,寫到:“子彈被相同數量火藥推進,穿過相同槍管……卻穿不透四折或六折的絲綢”。

           

          十年后,芝加哥一位天主教神父手工縫制一款由絲綢、亞麻和羊毛制成的防彈背心,厚達1,27厘米重0.224克/平方厘米。

           

          并進行射擊試驗,試驗中該背心成功擋住了子彈。

           

          天主教神父的防彈試驗

           

          而隨著科技的進步,化學纖維層出不窮,美國杜邦公司20世紀60年代研發了凱夫拉,具有輕、強、韌等特點。

           

           

          對位芳綸結構式

           

          凱夫拉的出現,使柔軟的紡織物防彈衣性能大為提高,同時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。

           

          此后科學家陸續研究出與凱夫拉結構類似的特瓦倫,以及超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等。

           

          UHMWPE復合材料的比彈擊載荷值是鋼的10倍,是玻璃纖維和芳綸的2倍多。

           

          湖南中泰超高分子量聚乙烯防彈衣

           

          中泰防彈衣是用ZTX系列超高分子量聚乙烯纖維制成的連續式無緯布,是阻擋子彈的最佳軟質材料。它具有單取向多層結構,在這一結構中,纖維不是相互交織,而是相互平行排列。對于不同的防彈水平要求,采用不同規格的ZT系列連續式無緯布制成的防彈衣柔軟舒適,輕便合身。

           

          ▲中泰FDY防彈衣系列產品技術指標

           

          注:1. 采用標準為GA141-2010《警用防彈衣》標準、美國NIJ0101.06標準;

          2.2、3、4、5、6分別指GA141-2010《警用防彈衣》標準中的2級、3級、4級、5級、6級;

          3.()內容為軟質防彈衣的防彈級別;

          4.R表示防彈衣為軟質防彈衣;

          5.II、ⅢA、Ⅲ分別是指美國NIJ0101.06標準中II、ⅢA、Ⅲ防彈等級;

          6.F指防彈衣中加插非金屬防彈板;

          7.C指防彈衣中加防彈插板。

           

           

               此外,石墨烯材料和碳納米管材料也被應用于防彈衣的研制。

           

          石墨烯材料作為防彈材料

           

          石墨烯是以蜂窩狀連接在一起的碳原子組成的,采取的是一個原子厚度的片層形式,其強度更高、質量更輕。

           

          然而,對于高速槍彈,尤其是步槍發射的子彈,純粹的軟體防彈衣仍是難以勝任的。

           

          為此,人們又研制出了軟硬復合式防彈衣,以纖維復合材料作為增強面板或插板,以提高整體防彈衣的防彈能力。

           

          軟體防彈衣內的鋼鐵/陶瓷防彈插板

           

              以上部分素材來源:ITD紡織品設計創新團隊

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