科普：防弹衣是如何防弹的及其发展历程

来源：广州宏武材料科技有限公司宏武纳米材料专家发布时间：2018-04-23浏览量：次

防弹衣的防弹层是用金属、陶瓷片、玻璃钢、尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维、液体防护材料等材料，构成单一或复合型防护结构。防弹层可吸收弹头或弹片的动能，对低速弹头或弹片有明显的防护效果，在控制一定的凹陷情况下可减轻对人体胸、腹部的伤害，从而达到防弹的效果。

防弹机理是以金属和陶瓷类为主的防弹材料主要是利用自身的强度、硬度使弹体受挫、毁坏并将碎裂后的弹体碎片弹开，以达到防弹目的。以高性能纤维为主的软体防弹材料主要通过织物的变形、织物的破坏、织物与子弹的接触摩擦、子弹撞击防弹层后发出声音以及弹体的变形等方式消耗子弹能量，达到防弹目的。

防弹衣发展至今已出现了三代：第一代为硬体防弹衣，主要用特种钢、铝合金等金属作防弹材料。这类防弹衣的特点是：服装厚重，通常约有20千克，穿着不舒适，对人体活动限制较大，具有一定的防弹性能，但易产生二次破片。

第二代防弹衣为软体防弹衣，通常由多层Kevlar等高性能纤维织物制成。其重量轻，通常仅为2～3千克，且质地较为柔软，适体性好，穿着也较为舒适，内穿时具有较好的隐蔽性，尤其适合警察及保安人员或政界要员的日常穿用。在防弹能力上，一般能防住5米以外手枪射出的子弹，不会产生二次弹片，但被子弹击中后变形较大，可引起一定的非贯穿损伤。另外对于步枪或机枪射出的子弹，一般厚度的软体防弹衣难以抵御。

第三代防弹衣是一种复合式的防弹衣。通常以轻质陶瓷片为外层，Kevlar等高性能纤维织物作为内层，是防弹衣主要的发展方向。碳纳米管进入应用领域，制造“拉不断”的绳子、“扯不破”的纤维布、“打不透”的防弹衣。碳纳米管是迄今为止发现的力学性能最好的材料之一，有着极高的拉伸强度和断裂伸长率。其密度只有钢铁的六分之一到四分之一，单位质量上的拉伸强度，却是钢铁的276倍，弹性模量参数，碳纳米管比凯夫拉强2.4倍，综合性能远远超过目前人类发现和制造的其他任何材料。防弹效果上主要是体现在弹性模量上，也就是说碳纳米管纤维盔具或防弹衣比凯夫拉的抗击强度最起码高2.4倍。

纳米碳管防弹衣

研究石墨烯防弹衣的科学家表示，石墨烯制成的防弹衣拥有2倍于现有防弹衣技术（凯夫拉纤维）的防护能力。美国莱斯大学的研究人员进行了一次微观弹道测试，以一颗微小的硅粒以3000米/秒的速度射向单层石墨烯，发现这种蜂巢形结构的材料可有效分散动能，其能力比钢材强10倍。这次实验中硅粒的初速达到了步枪的3倍，测试证明，如果在宏观层面应用石墨烯拥有非常强大的防弹能力。电子显微镜显示，石墨烯吸收了撞击的能量，本身变形成一个圆锥的形状，并向多个方向外扩散，在一定半径内碎裂。

总体来说，防弹材料的开发在朝着舒适轻量、全方位防护和仿生化的方向快速发展。新材料的不断出现，为防弹材料的开发提供了越来越多的可能，不同的新材料，也总有最适合的应用形式和场所。但是，小编衷心地希望，这世界上的战争越来越少，防弹衣不是用来抵挡同类的伤害，而是在将来的某一天，抵御来自地球外生物的入侵和攻击。

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