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来自 生命科学 2020-03-24 08:45 的文章
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新一代防弹衣比钢铁结实15倍

近日美国科学家研制出一种新科技太阳能防弹衣,防弹能力与普通防弹衣不相上下,且利用太阳能来防弹,质地柔软如薄纸。这是纳米技术应用的最新成果。

10月11日,在美国陆军协会在华盛顿举行的年会上,陆军参谋长马克-米莱称,多年来,美军一直在加紧给士兵配备质量更轻、更结实耐用的防弹衣和头盔。 技术进步的同时,一些高科技装备也在升级,一起来看看美国带来新一代军事防弹衣,简直强大到爆。 在10月11日,美国陆军研究实验室和麻省理工学院士兵纳米技术研究机构宣称,聚氨酯脲聚合物具有很多好处。这种聚合物要比“钢铁结实15倍,但却像纤维织物一样柔软”。 它的超级强度令人印象深刻,但是它的柔软性才是与一般军事防弹衣区分的利器。一般的军事防弹衣内置坚硬的陶瓷和金属板,因而显得非常笨重。相反,PUU类似锁子甲的纤维网络,可以在遇到冲击时变形,然后再恢复到原来的厚度。例如,它可以吸收AK-47突击步枪射出的7.62毫米口径子弹的冲击力,而且不会受到损坏。陆军研究实验室的亚历克斯-谢在一项声明中说,PUU材料实际上“可以在受到冲击后恢复原样”。 PUU纤维独特的分子结构意味着,它在受到高速冲击时可以变得更结实。这种材料在高速变形的时候可以从类橡胶形态变成类玻璃形态。通俗地说,它受到的冲击越大,它就会变得越结实。它与2017年5月美国空军学院一名学员设计的“防弹包”比较类似。美军和麻省理工学院的研究人员还在研究这种新材料的性能和局限性。它的潜在应用包括:透明面罩、防弹背心、手足护甲和抗爆作战靴。在作战头盔中的应用可能尤其有用,因为它可以防止子弹对头盔的冲击力给士兵头部造成钝力损伤。而这是连最结实的防护设备都无法避免的问题。 PUU聚合物尚处于测试阶段。但是,美军最终会加速将这种东西配发给它的士兵。在10月6日的一封信函中,米莱宣称美军准备革新它购买、测试和部署新武器和设备的方式。“我们不仅需要部署新一代的武器,而且需要改善防弹衣、感应器、无线电通讯设备以及承载重物的外骨骼。”米莱写道,“此外,我们还必须通过提高训练和评估力度来改善士兵们的成绩和判断决策能力。” 米莱表示,如果PUU的研究继续产生这样神奇的结果,那么这种革命性的防弹衣可能会尽快派上用场。 那么,你们知道防弹衣是如何防弹的吗? “硬铠甲”怎样防子弹? 目前使用的如金属、防弹陶瓷、高性能复合材料板及非金属与金属或陶瓷的复合材料板等硬质材料防弹衣,其防弹机理主要是在受弹击时材料发生破碎、裂纹、冲塞以及多层复合板出现分层等现象,从而吸收射击弹大量的冲击能。当材料的硬度超过射击物的冲击能时,即可发生射击弹弹回现象而不贯穿。 “软装甲”怎样防子弹? 若防弹衣采用高性能纤维如防弹尼龙、芳纶纤维、基纶纤维等软质材料时,其防弹机理主要是射击弹对纤维进行拉伸和剪切,同时,纤维将冲击能向冲击点以外的区域进行传播,能量被吸收掉而将破片或弹头裹在防弹层里。 试验表明,软质防弹衣有5种吸收能量的方式:⒈织物的拉伸变形:系指子弹入射方向的变形和入射点临近区域的拉伸变形;⒉织物的毁坏:包括纤维的原纤化、纤维的断裂、纱线结构的结体以及织物结构的解体;⒊热能:子弹的能量通过摩擦以热能方式散发;⒋声能:子弹撞击防弹层后发出的声音所消耗的能量; ⒌弹体的形变。 复合“装甲”怎样防子弹? 应当指出的是,这种被称为“软装甲”的软质防弹衣无法阻止具有足够能量或较重的直射弹丸侵入人体,因此有必要附加坚硬的插板、陶瓷板或复合板,即软、硬质材料结合,将两种防护机理集成在一起,才能起到对人体的保护作用从而达到防弹的目的。这种软硬复合式防弹衣的防弹机理是这样的:当子弹击中防弹衣时,首先与防弹衣中第一道防线的防弹钢板或增强陶瓷板或复合板接触,在这接触的瞬间,子弹和硬质防弹材料都可能产生形变和断裂,于是,消耗了子弹大部分能量。而软质防弹材料作为第二道防线,吸收并扩散子弹剩余部分的能量,并起到缓冲作用,从而阻止并降低了贯穿性损伤。 防弹衣怎么防弹片? 由于手榴弹、炸弹爆炸时产生的破片和弹片形状不规则,边缘锋利、体积小、质量轻,在击中防弹材料后特别是软体防弹材料后不变形,且量大密集,这时破片切割、拉伸防弹织物的纤维并使其断裂;破片也使织物内部纤维之间和织物不同层面之间相互作用,造成织物整体形变,在破片破坏防弹衣时,就消耗了自身的能量。同时,破片也有一小部分能量通过摩擦转化为热能,通过撞击转化为声能。于是防弹衣就阻止了手榴弹和炸弹的破片对胸腹部乃至颈部的伤害。

据了解,这款防弹衣是由新型材料制作而成。这种材料柔软如薄纸,轻盈,超薄,且可塑性强。它是用锗、硅等一些其它纤维的纳米线制作而成。这些纳米线被编织成传统织物或者环绕在其中的一些硬塑周围,从而能拥有与凯芙拉线同样的防弹功能。

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