超能性纤维一防弹衣 姓名:刘悦学号:16307130318 摘要 防弹衣是现代反恐等特种作战不可或缺的装备,发挥着保护个体生命安全、 维护部队士气与战斗力、保障行动成功等至关重要的作用。本文对软质和液体防 弹衣技术原理,性能等进行了全面的分析,介绍了一种可显著提升软质防弹衣防 护性能的新型技术STF,简述了STF的组成、特性、防护原理,深入剖析了其防 护应用优势和性能影响因素,并对其在防护装备中的应用研究进行了展望。 关键词 软质防弹衣,液体防弹衣,芳纶纤维,聚乙烯纤维,STF技术(剪切增稠液体) 正文 刊言 以生物学为理论基础和研究依据的生物技术是一门既古老又新兴的综合性 学科。它以生命科学为基础,结合运用其他基础科学的科学原理,采用先进的科 学技术手段,研究生物生存生长方式并利用微生物、动植物体,按照预先设计对 相关物质或原料进行改造加工,为人类创造出适应环境变化、社会发展所需要的 新产品或实现某种针对性强的研发目标。本篇文章将对利用生物技术原理的防弹 衣进行研究和讨论。 防弹衣是能够阻挡子弹或者硬片伤害人体重要部位的特种保护服装。从外观 上看,它与普通服装并无异处,但其内部的特殊材料及结构却可以在紧急时刻阻 挡子弹,防止士兵或者警方被伤害。防弹衣作为特殊保护装饰,其阻挡子弹的性 能至关重要。从某种角度来讲,防御性能也决定了穿上防弹衣后士兵的灵活性以 及安全性。不同种类的防弹衣具备不同等级的防弹性能[1]。通过防弹材料来划 分,目前应用的防弹衣主要分为硬体、软体和软硬复合体三种类型。按照安全级 别进行划分,防弹衣可以分为七个级别。第一级别的抵御能力最低,第七级别的 抵御能力最强,一般通过其所能抵御的武器来划分。最低级别的防弹衣仅能抵御 较小口径、威力不大的手枪的子弹。级别高一点的防弹衣则能够抵御火力较强的 武器。第一至第三级别通常都是软体防弹衣,第四至第七级别通常是硬体和复合
超能性纤维—防弹衣 姓名：刘悦 学号：16307130318 摘要： 防弹衣是现代反恐等特种作战不可或缺的装备，发挥着保护个体生命安全、 维护部队士气与战斗力、保障行动成功等至关重要的作用。本文对软质和液体防 弹衣技术原理，性能等进行了全面的分析，介绍了一种可显著提升软质防弹衣防 护性能的新型技术 STF，简述了 STF 的组成、特性、防护原理，深入剖析了其防 护应用优势和性能影响因素，并对其在防护装备中的应用研究进行了展望。 关键词： 软质防弹衣，液体防弹衣，芳纶纤维，聚乙烯纤维，STF 技术（剪切增稠液体） 正文 前言 以生物学为理论基础和研究依据的生物技术是一门既古老又新兴的综合性 学科。它以生命科学为基础，结合运用其他基础科学的科学原理，采用先进的科 学技术手段，研究生物生存生长方式并利用微生物、动植物体，按照预先设计对 相关物质或原料进行改造加工，为人类创造出适应环境变化、社会发展所需要的 新产品或实现某种针对性强的研发目标。本篇文章将对利用生物技术原理的防弹 衣进行研究和讨论。 防弹衣是能够阻挡子弹或者硬片伤害人体重要部位的特种保护服装。从外观 上看，它与普通服装并无异处，但其内部的特殊材料及结构却可以在紧急时刻阻 挡子弹，防止士兵或者警方被伤害。防弹衣作为特殊保护装饰，其阻挡子弹的性 能至关重要。从某种角度来讲，防御性能也决定了穿上防弹衣后士兵的灵活性以 及安全性。不同种类的防弹衣具备不同等级的防弹性能[1]。通过防弹材料来划 分，目前应用的防弹衣主要分为硬体、软体和软硬复合体三种类型。按照安全级 别进行划分，防弹衣可以分为七个级别。第一级别的抵御能力最低，第七级别的 抵御能力最强，一般通过其所能抵御的武器来划分。最低级别的防弹衣仅能抵御 较小口径、威力不大的手枪的子弹。级别高一点的防弹衣则能够抵御火力较强的 武器。第一至第三级别通常都是软体防弹衣，第四至第七级别通常是硬体和复合
型防弹衣。 总体来说,防弹衣的发展大致经历的三个阶段:硬质材料.软质材料以及软 硬复合材料。硬质材料是以特种钢板、超强铝合金等金属材料或者氧化铝、碳化 矽等硬质非金属材料为主体防弹材料,由此制成的防弹衣一般不具备柔软性,由 于过于沉重,穿著后行动不便,步兵实际无法使用。本文主要讨论的是软质防弹 衣和液体防弹衣(STF技术)。 软质防弹衣 (一)设计要求 防弹衣是吸收和耗散弹头、碎片的动能,阻止穿透,有效保护人体受防护部 位的一种特种服装,主要由防弹芯片、外套组成,有时还有减震缓冲层和为增加 防护等级的防弹硬插板。人们对防弹衣的要求是既要有很高的防御能力,又要质 地越轻越柔软越好。因此,防弹衣的研制主要有以下几个方面的要求: (1)材料为轻质、软质 (2)防内伤效果好 (3)防护面积大 (4)防水、防紫外线,不受严寒、酷暑影响,全天候使用 (5)防护等级多样化。 (二)技术原理(以芳纶纤维为例) 凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成,且其中至少85%的酰胺 基直接键合在芳香环上,每个重复单元的酰胺基中的N原子和羰基均直接与芳 香环中C原子相连接并置换其中的一个H原子的聚合物纤维称为芳香族聚酰胺 纤维,我国定名为芳纶纤维。芳纶纤维包括全芳香族聚酰胺纤维和杂环芳香族 聚酰胺纤维两大类。而全芳香族聚酰胺纤维中已经实现工业化的纤维,主要是对 位芳纶和间位芳纶,这两大类芳纶的主要区别是,酰胺键与苯环上的C原子 相连接的位置不同(如图1)。杂环芳香族纤维是指含有N,O,S等杂原子 的二胺和二酰氯缩聚而成的纤维,如有序结构的杂环聚酰胺纤维等
型防弹衣。 总体来说，防弹衣的发展大致经历的三个阶段：硬质材料．软质材料以及软 硬复合材料。硬质材料是以特种钢板、超强铝合金等金属材料或者氧化铝、碳化 矽等硬质非金属材料为主体防弹材料，由此制成的防弹衣一般不具备柔软性，由 于过于沉重，穿著后行动不便，步兵实际无法使用。本文主要讨论的是软质防弹 衣和液体防弹衣（STF 技术）。 软质防弹衣 (一) 设计要求 防弹衣是吸收和耗散弹头、碎片的动能，阻止穿透，有效保护人体受防护部 位的一种特种服装，主要由防弹芯片、外套组成，有时还有减震缓冲层和为增加 防护等级的防弹硬插板。人们对防弹衣的要求是既要有很高的防御能力，又要质 地越轻越柔软越好。因此，防弹衣的研制主要有以下几个方面的要求： (1)材料为轻质、软质； (2)防内伤效果好； (3)防护面积大； (4)防水、防紫外线，不受严寒、酷暑影响，全天候使用； (5)防护等级多样化。 (二) 技术原理（以芳纶纤维为例） 凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成， 且其中至少８５％的酰胺 基直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的Ｎ 原子和羰基均直接与芳 香环中Ｃ原子相连接并置换其中的一个Ｈ 原子的聚合物纤维称为芳香族聚酰胺 纤维， 我国定名为芳纶纤维。芳纶纤维包括全芳香族聚酰胺纤维和杂环芳香族 聚酰胺纤维两大类。而全芳香族聚酰胺纤维中已经实现工业化的纤维，主要是对 位芳纶和间位芳纶， 这两大类芳纶的主要区别是， 酰胺键与苯环上的Ｃ 原子 相连接的位置不同（如图１）。杂环芳香族纤维是指含有Ｎ， Ｏ， Ｓ 等杂原子 的二胺和二酰氯缩聚而成的纤维， 如有序结构的杂环聚酰胺纤维等
NH-CO CO PMTA NH-CO PPTA 图1芳纶分子式 Fig. 1 Molecular formular of aramia 芳纶纤维具有超髙强度、髙模量、耐髙温、耐酸碱、质量轻等优良性能,其中 比强度是钢的5~6倍,模量是钢丝和玻璃纤维的2^3倍,韧性是钢丝的2倍, 而密度仅为钢丝的1/5左右。芳纶是综合性能优良、产量最大、应用最广的高性 能纤维,在高性能纤维中占有重要的地位,在国防,航空航天,汽车减重节 能减排,新能源开发等各方面具有不可替代的作用 (三)典型结构 通过以上分析,要有效阻止弹头的穿透,防弹防护品的结构应体现以下特点: (1)减速阻挡层,应能使;中击弹丸迅速变形,并使速度大大降低 (2)变形阻挡层,以“拉网”效应使变形的弹丸停止前:中 (3)减伤缓冲保护层,缓冲整体冲击,降低非贯穿性损伤。 防弹衣典型结构简易图示见下图。 子入刚方词 速阳1层 一,变形挡层 一一碳伤层 密一冲是 图2防弹衣典型结构示意图 (四)软质防弹材料分析 当芳纶纤维无纺布在迎弹面时,防弹效果较好。这是因为高速运动的子弹击 中防弹材料时,与材料摩擦会产生大量的热。芳纶纤维无纺布有较髙的耐温性 而聚乙烯纤维无纺布耐温性差,因此根据两种材料的特性,通常用价格较低的聚 乙烯纤维无纺布替代部分芳纶纤维无纺布,将其放在迎弹面,后面是聚乙烯纤维
芳纶纤维具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、质量轻等优良性能， 其中 比强度是钢的 5~6 倍，模量是钢丝和玻璃纤维的 2~3 倍， 韧性是钢丝的 2 倍， 而密度仅为钢丝的 1/5 左右。芳纶是综合性能优良、产量最大、应用最广的高性 能纤维， 在高性能纤维中占有重要的地位， 在国防， 航空航天， 汽车减重节 能减排，新能源开发等各方面具有不可替代的作用。 (三) 典型结构 通过以上分析，要有效阻止弹头的穿透，防弹防护品的结构应体现以下特点： (1)减速阻挡层，应能使；中击弹丸迅速变形，并使速度大大降低； (2)变形阻挡层，以“拉网”效应使变形的弹丸停止前；中； (3)减伤缓冲保护层，缓冲整体冲击，降低非贯穿性损伤。 防弹衣典型结构简易图示见下图。 (四) 软质防弹材料分析 当芳纶纤维无纺布在迎弹面时，防弹效果较好。这是因为高速运动的子弹击 中防弹材料时，与材料摩擦会产生大量的热。芳纶纤维无纺布有较高的耐温性， 而聚乙烯纤维无纺布耐温性差，因此根据两种材料的特性，通常用价格较低的聚 乙烯纤维无纺布替代部分芳纶纤维无纺布，将其放在迎弹面，后面是聚乙烯纤维
无纺布,这样的混搭结合使两种材料均发挥了各自的性能长处,又相互弥补了不 足,因而具有很好的防弹效果,还降低了防弹衣的成本 软质防弹材料性能的好坏直接影响防弹衣产品的质量,因此,要对材料进行 多个方面的考察。除了稳定性外,还要对材料的安全性能进行评估。不同的材料, 其纤维种类、粘接剂、克重等也不一致,考虑到防弹材料厚度或密度的影响,科 学的方法是以材料比吸能值(SEA)即单位面积质量的防弹材料吸收动能弹体的动 能值来评价材料。比吸收能越髙的防弹材料具有越高的防弹能力,或在相同防弹 能力下,防弹衣的重量可以减轻。 (五)结语 1.软质防弹衣只有将减速阻挡层、变形阻挡层和缓;中阻挡层三部分有机结 合起来才能降低非贯穿性损伤,减小弹痕深度。 2.采用缝合、添加树脂基体、增加减震层等技术手段制作的防弹层,可明显 降低非贯穿性损伤。 3.芳纶纤维无纺布与超高分子量聚乙烯纤维无纺布混搭作为防弹芯片结构时, 芳纶纤维无纺布材料由于耐高温,通常放在迎弹面,而聚乙烯纤维无纺布由于熔 点低、耐温性能差,一般放在芳纶纤维无纺布的后面 4.将芳纶纤维无纺布及超高分子量聚乙烯纤维无纬布结合起来作为防弹材料, 不仅提高了防弹性能,也可降低防弹衣成本 5.与进口的芳纶无纬布相比,国产材料的防弹性能稳定性相对要差一些,但 是价格相对便宜 6.比较材料防弹性能的科学方法是比较材料的比吸能值(SEA),同时还要考虑 材料的稳定性。 液体防弹衣 (一)前言 随着对安全性能及防弹效果要求的不断提升,更多高性能的防弹材料被应用 于防弹衣的设计。近年来,出现了一种新型液态性织物处理技术STF( Shear Thickening Fluid),通过STF核心成分剪切增稠液体与高性能纤维材料的有机 结合,有效缓解调和这一矛盾,克服现有防弹衣的缺点和不足。实现人体自由活 动与碰撞打击保护的最优结合。国内外很多实验表明,液体防弹衣研制成功,具 有显著的防弹性能。下文主要对液体防弹衣的基本原理、制作流程以及防弹性能 进行描述,同时对液体防弹衣技术进行评价。 二)技术原理(STF技术) STF是指流体呈浓缩的胶质悬浮液状态,其粘性随着剪切应力的增加而増加,有
无纺布，这样的混搭结合使两种材料均发挥了各自的性能长处，又相互弥补了不 足，因而具有很好的防弹效果，还降低了防弹衣的成本。 软质防弹材料性能的好坏直接影响防弹衣产品的质量，因此，要对材料进行 多个方面的考察。除了稳定性外，还要对材料的安全性能进行评估。不同的材料， 其纤维种类、粘接剂、克重等也不一致，考虑到防弹材料厚度或密度的影响，科 学的方法是以材料比吸能值(SEA)即单位面积质量的防弹材料吸收动能弹体的动 能值来评价材料。比吸收能越高的防弹材料具有越高的防弹能力，或在相同防弹 能力下，防弹衣的重量可以减轻。 (五) 结语 1．软质防弹衣只有将减速阻挡层、变形阻挡层和缓；中阻挡层三部分有机结 合起来才能降低非贯穿性损伤，减小弹痕深度。 2．采用缝合、添加树脂基体、增加减震层等技术手段制作的防弹层，可明显 降低非贯穿性损伤。 3．芳纶纤维无纺布与超高分子量聚乙烯纤维无纺布混搭作为防弹芯片结构时， 芳纶纤维无纺布材料由于耐高温，通常放在迎弹面，而聚乙烯纤维无纺布由于熔 点低、耐温性能差，一般放在芳纶纤维无纺布的后面。 4.将芳纶纤维无纺布及超高分子量聚乙烯纤维无纬布结合起来作为防弹材料， 不仅提高了防弹性能，也可降低防弹衣成本。 5．与进口的芳纶无纬布相比，国产材料的防弹性能稳定性相对要差一些，但 是价格相对便宜。 6．比较材料防弹性能的科学方法是比较材料的比吸能值(SEA)，同时还要考虑 材料的稳定性。 液体防弹衣 （一） 前言 随着对安全性能及防弹效果要求的不断提升，更多高性能的防弹材料被应用 于防弹衣的设计。近年来，出现了一种新型液态性织物处理技术 STF(Shear Thickening Fluid)，通过 STF 核心成分剪切增稠液体与高性能纤维材料的有机 结合，有效缓解调和这一矛盾，克服现有防弹衣的缺点和不足。实现人体自由活 动与碰撞打击保护的最优结合。国内外很多实验表明，液体防弹衣研制成功，具 有显著的防弹性能。下文主要对液体防弹衣的基本原理、制作流程以及防弹性能 进行描述，同时对液体防弹衣技术进行评价。 （二） 技术原理（STF 技术） STF 是指流体呈浓缩的胶质悬浮液状态，其粘性随着剪切应力的增加而增加，有
时是不连续的増加,且过程是可逆的。具有这种现象的流体称为剪切增稠液体, 一般由分散相粒子和分散介质组成。其中分散相粒子可以是天然存在的矿物质 也可以是化学合成的聚合物],如下图所示。粒子的形状包括球体、椭圆体、圆 盘状和粘土颗粒,它们可以通过电荷作用、布朗运动、吸收表面活性剂、接枝聚 合物形成聚合电解质等方式稳定地分散在溶液中。其分散包括单分散、双分散或 多分散,分散介质可以是水、盐溶液、有机物、矿物油等,也可以是加有表面活 性剂和低聚物的几种互溶溶剂的复配体。 体誉纪拌 含均打 切过稠分切曰减 剪切增稠液体在髙速冲击下,表观粘度发生巨大变化,甚至由液相转变成固 相,会呈现出固体的抗冲击性能,中击力消除之后,又迅速从固相转变成液相, 这种剪切増稠效应是一种非牛顿流体行为,其变化是可逆的。对于剪切增稠的微 观机理,目前主要有两种说法:一是ODT机理(有序到无序),即体系受到较小外 力作用时,粒子的有序程度得到了提高,出现剪切变稀行为,而当外力更大时, 有序结构被破坏,则会出现剪切增稠现象:二是“粒子簇”理论,即剪切变稀是 由于连续的空间网络结构被破坏,而剪切增稠是由于体系中形成“粒子簇”,体 系粘度增大,从而出现了增稠现象,如下图所示。 剪切增稠液体 构子处于平衡状态 构子处干增树状态 (三)制作过程 剪切増稠液体的防弹衣制作过程。当其遭受到机械应力或者剪切时,会顺便 变得像固体一样坚硬。换言之,在没有外力作用的通常情况下,其会像液体一样 柔软无形,但被其他外来物强烈地冲击或者摇动后,会在几毫秒内变得坚固无比
时是不连续的增加，且过程是可逆的。具有这种现象的流体称为剪切增稠液体， —般由分散相粒子和分散介质组成。其中分散相粒子可以是天然存在的矿物质， 也可以是化学合成的聚合物]，如下图所示。粒子的形状包括球体、椭圆体、圆 盘状和粘土颗粒，它们可以通过电荷作用、布朗运动、吸收表面活性剂、接枝聚 合物形成聚合电解质等方式稳定地分散在溶液中。其分散包括单分散、双分散或 多分散，分散介质可以是水、盐溶液、有机物、矿物油等，也可以是加有表面活 性剂和低聚物的几种互溶溶剂的复配体。 剪切增稠液体在高速冲击下，表观粘度发生巨大变化，甚至由液相转变成固 相，会呈现出固体的抗冲击性能，中击力消除之后，又迅速从固相转变成液相， 这种剪切增稠效应是一种非牛顿流体行为，其变化是可逆的。对于剪切增稠的微 观机理，目前主要有两种说法：一是 ODT 机理(有序到无序)，即体系受到较小外 力作用时，粒子的有序程度得到了提高，出现剪切变稀行为，而当外力更大时， 有序结构被破坏，则会出现剪切增稠现象；二是“粒子簇”理论，即剪切变稀是 由于连续的空间网络结构被破坏，而剪切增稠是由于体系中形成“粒子簇”，体 系粘度增大，从而出现了增稠现象，如下图所示。 （三） 制作过程 剪切增稠液体的防弹衣制作过程。当其遭受到机械应力或者剪切时，会顺便 变得像固体一样坚硬。换言之，在没有外力作用的通常情况下，其会像液体一样 柔软无形，但被其他外来物强烈地冲击或者摇动后，会在几毫秒内变得坚固无比
在制作STF防弹衣的过程中,研究人员首先会通过酒精对液体进行稀释,然后 将凯夫拉纤维浸泡在稀释后的液体中,并通过烤箱等设备将酒精蒸发掉。经过以 上过程,STF会完全渗透到凯夫拉纤维中,而纤维也会恰当地固定住这种饱含粒 子的特殊液体。当某个外来硬片冲击凯夫拉纤维时,液体会瞬间变硬,使得凯夫 拉纤维更加紧密。硬度持续很短的时间,通常只有几毫秒,液体又会变得柔软无 比 另一种情况,可以加固凯夫拉防弹衣的材料是磁流变液体( Magnet rheological Fluid,MRF)。MF是一种充满铁粒子的油状物。一般情况下,液 体中的表面活性剂环绕着粒子,并能够确保其悬浮在液体中。铁粒子的直径通常 只有310微米。但是,它们直接影响液体的黏滞度。在磁场的干预下,粒子会 自动排成一列,使液体迅速变得紧密浓稠,这也是“磁流变液”效果的由来。磁 力可以同时改变磁流变液体的形状和黏度。当没有电流流过电线时,防弹衣会很 柔韧,但是打开开关后,电流开始在电线中流动,产生出一个磁场,这个磁场会 立刻使防弹衣变得坚硬无比。将开关拨到相反的位置后,电流不再产生磁场,防 弹衣变回柔韧。 (四)防弹性能优点分析: 1.减轻重量。 软质防弹衣因其重量轻、防护性能好已大量推广使用,但即使比重较轻的凯 夫拉软质防弹衣,阻挡一颗子弹也需要用到20层一40层凯夫拉防弹纤维。美国 最新测试表明,10层聚合了剪切增稠液体的凯夫拉纤维比普通30层的强度更高 而且重量更轻。据此采用STF技术。仅需10层~20层凯夫拉防弹纤维与剪切增 稠液相结合形成“超级凝胶”新型防弹衣就可抵御子弹的射击,而重量、厚度仅 为纯凯夫拉软质防弹衣的一半.且防护性能更强,从而可有效减少负载。 2.提高灵活性 软质防弹衣穿着灵活性、舒适性不够理想,作战过程中一定程度上限制了战 术动作,易使作战人员产生疲劳。采用STF技术的防弹衣在一般环境下仍保持柔 软和可挠曲性,穿着行动时,数以亿计的柔软“细胞”就会跟着运动,不会限制 人体动作,甚至还能轻松自由地跑跳、翻滚、踢球;当受到撞击后,在人体需要 保护的瞬间便迅速变硬;撞击力消失,该材料又马上恢复柔性状态,可有效调和 防护强度和舒适灵活间的矛盾。此外,采用STF技术和材料制造的连体服装可以 保护人体需要防护的任何部位,无论人体如何行动,防护性能、灵活性均不会受 损 3.增强防护性 软质防弹衣受弹击时会向内弯曲,虽能有效防止贯穿,但也不可避免地会造 成严重伤痛,而采用STF技术的液体防弹衣受弹击后,撞击能量分散区域很宽
在制作 STF 防弹衣的过程中，研究人员首先会通过酒精对液体进行稀释，然后 将凯夫拉纤维浸泡在稀释后的液体中，并通过烤箱等设备将酒精蒸发掉。经过以 上过程，STF 会完全渗透到凯夫拉纤维中，而纤维也会恰当地固定住这种饱含粒 子的特殊液体。当某个外来硬片冲击凯夫拉纤维时，液体会瞬间变硬，使得凯夫 拉纤维更加紧密。硬度持续很短的时间，通常只有几毫秒，液体又会变得柔软无 比。 另一种情况，可以加固凯夫拉防弹衣的材料是磁流变液体（Magneto rheological Fluid，MRF）。MRF 是一种充满铁粒子的油状物。一般情况下，液 体中的表面活性剂环绕着粒子，并能够确保其悬浮在液体中。铁粒子的直径通常 只有 3~10 微米。但是，它们直接影响液体的黏滞度。在磁场的干预下，粒子会 自动排成一列，使液体迅速变得紧密浓稠，这也是“磁流变液”效果的由来。磁 力可以同时改变磁流变液体的形状和黏度。当没有电流流过电线时，防弹衣会很 柔韧，但是打开开关后，电流开始在电线中流动，产生出一个磁场，这个磁场会 立刻使防弹衣变得坚硬无比。将开关拨到相反的位置后，电流不再产生磁场，防 弹衣变回柔韧。 （四） 防弹性能优点分析： 1. 减轻重量。 软质防弹衣因其重量轻、防护性能好已大量推广使用，但即使比重较轻的凯 夫拉软质防弹衣，阻挡一颗子弹也需要用到 20 层一 40 层凯夫拉防弹纤维。美国 最新测试表明，10 层聚合了剪切增稠液体的凯夫拉纤维比普通 30 层的强度更高 而且重量更轻。据此采用 STF 技术。仅需 10 层～20 层凯夫拉防弹纤维与剪切增 稠液相结合形成“超级凝胶”新型防弹衣就可抵御子弹的射击，而重量、厚度仅 为纯凯夫拉软质防弹衣的一半．且防护性能更强，从而可有效减少负载。 2. 提高灵活性 软质防弹衣穿着灵活性、舒适性不够理想，作战过程中一定程度上限制了战 术动作，易使作战人员产生疲劳。采用 STF 技术的防弹衣在一般环境下仍保持柔 软和可挠曲性，穿着行动时，数以亿计的柔软“细胞”就会跟着运动，不会限制 人体动作，甚至还能轻松自由地跑跳、翻滚、踢球；当受到撞击后，在人体需要 保护的瞬间便迅速变硬；撞击力消失，该材料又马上恢复柔性状态，可有效调和 防护强度和舒适灵活间的矛盾。此外，采用 STF 技术和材料制造的连体服装可以 保护人体需要防护的任何部位，无论人体如何行动，防护性能、灵活性均不会受 损。 3. 增强防护性 软质防弹衣受弹击时会向内弯曲，虽能有效防止贯穿，但也不可避免地会造 成严重伤痛，而采用 STF 技术的液体防弹衣受弹击后，撞击能量分散区域很宽
可避免普通软质防弹衣在子弹击中部分可能造成的瘀伤疼痛、皮肤破裂或损伤肋 骨,甚至给内脏器官造成创伤。俄罗斯科研人员进行的弹道学试验表明,衡量传 统防弹衣的标准是看其是否能挡住直径6.3m、重量1.049、飞行速度526m/ s的圆珠的打击,而由液体装甲制成的新型防弹衣则可抵挡飞行速度558m/s的 圆珠的打击。此外,软质防弹衣无法防护炸弹碎片,特别不能防刺,而使用STF 技术的凯夫拉防弹衣因其作用原理既能防弹、防碎片,也能防刺,功能更为强大。 (五)可能遇到的问题 STF技术用于防护装备必将极大提高防护性能。但其推广应用同样也面临较 大阻力。主要问题有:①技术稳定性问题,对STF一纤维织物复合材料防护性能 的机理研究比较浅显,STF中粒子的各向异性、粒子尺寸、粒子种类和粒子表面 自由能与提髙防护装甲能量吸收的关系有待研究,其产品的质量稳定性需进一步 提高。②推广成本问题,目前所用的sTF和纤维织物种类比较单一,STF织物产 品成本远高于其它防护产品。特别是在基层一线仍以硬质防弹衣为主要防护装备 的情况下,STF织物产品推广难度大。③维护保养问题,STF织物产品由于采用 剪切増稠液体,其后期维护保养要求髙,环境适应性有待考验,特别是髙温、严 寒等特殊气候条件下的使用和维护。 结语 防弹衣在公共安全及战争中的应用不容小觑。目前存在的防弹衣种类繁多, 随着对安全性能及防弹效果要求的不断提升,更多髙性能的防弹材料被应用于防 弹衣的设计中。目前,较为热门的就是液体防弹衣的研制,其通过STF液体迅 速分散子弹的冲击力,更加柔韧,也更加安全。相信未来科学技术人员将探索液 体防弹衣的更多可能性,甚至可以应用到其他防护工具中,保障国家士兵、警方 及救护人员的生命安全 参考文献 1.孔海娟、张蕊、周建军、马禹、滕翠青、余木火,芳纶纤维的硏究现状与进 展,中国材料进展第32卷11期 乔咏梅、余铜辉,软质防弹衣结构分析与性能研究 3.宋庆庆、袁红、张梦醒,液体防弹衣及其硏发现状 4.吕胜涛、李彦、蒋飞,STF技术在软质防弹衣上的应用与展望
可避免普通软质防弹衣在子弹击中部分可能造成的瘀伤疼痛、皮肤破裂或损伤肋 骨，甚至给内脏器官造成创伤。俄罗斯科研人员进行的弹道学试验表明，衡量传 统防弹衣的标准是看其是否能挡住直径 6．3mm、重量 1．049、飞行速度 526m／ s 的圆珠的打击，而由液体装甲制成的新型防弹衣则可抵挡飞行速度 558m／s 的 圆珠的打击。此外，软质防弹衣无法防护炸弹碎片，特别不能防刺，而使用 STF 技术的凯夫拉防弹衣因其作用原理既能防弹、防碎片，也能防刺，功能更为强大。 （五） 可能遇到的问题 STF 技术用于防护装备必将极大提高防护性能。但其推广应用同样也面临较 大阻力。主要问题有：①技术稳定性问题，对 STF 一纤维织物复合材料防护性能 的机理研究比较浅显，STF 中粒子的各向异性、粒子尺寸、粒子种类和粒子表面 自由能与提高防护装甲能量吸收的关系有待研究，其产品的质量稳定性需进一步 提高。②推广成本问题，目前所用的 sTF 和纤维织物种类比较单一，STF 织物产 品成本远高于其它防护产品。特别是在基层一线仍以硬质防弹衣为主要防护装备 的情况下，STF 织物产品推广难度大。③维护保养问题，STF 织物产品由于采用 剪切增稠液体，其后期维护保养要求高，环境适应性有待考验，特别是高温、严 寒等特殊气候条件下的使用和维护。 结语 防弹衣在公共安全及战争中的应用不容小觑。目前存在的防弹衣种类繁多， 随着对安全性能及防弹效果要求的不断提升，更多高性能的防弹材料被应用于防 弹衣的设计中。目前，较为热门的就是液体防弹衣的研制，其通过 STF 液体迅 速分散子弹的冲击力，更加柔韧，也更加安全。相信未来科学技术人员将探索液 体防弹衣的更多可能性，甚至可以应用到其他防护工具中，保障国家士兵、警方 及救护人员的生命安全。 参考文献 1. 孔海娟、张蕊、周建军、马禹、滕翠青、余木火，芳纶纤维的研究现状与进 展，中国材料进展 第 32 卷 11 期 2. 乔咏梅、余铜辉，软质防弹衣结构分析与性能研究 3. 宋庆庆、袁红、张梦醒，液体防弹衣及其研发现状 4. 吕胜涛、李彦、蒋飞，STF 技术在软质防弹衣上的应用与展望
