孫立華

德國(guó)總理默克爾身穿防彈衣訪問(wèn)阿富汗

最近媒體報(bào)道稱(chēng)，克雷格生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)與美國(guó)陸軍簽訂合同，向其提供利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的“龍蠶絲”織成的材料薄膜。該實(shí)驗(yàn)室表示，這種材料幾乎與凱夫拉纖維（標(biāo)準(zhǔn)防彈衣材料）一樣堅(jiān)韌，但卻更輕，彈性也大得多。該轉(zhuǎn)基因蠶絲產(chǎn)品很可能成為未來(lái)防彈衣的主要材料。

從古代鎧甲到現(xiàn)代防彈衣

何謂防彈衣？它是一種能在槍林彈雨中防止槍彈和炮彈碎片穿透的軍服，又稱(chēng)防彈背心。防彈衣問(wèn)世已有100余年的歷史，它有連體和分體式多種樣式，保護(hù)部位一般在上至喉部、下至襠部的要害部位，也有些國(guó)家還裝備了護(hù)腿。

人體裝甲的雛形可追溯至遠(yuǎn)古，原始民族為防止身體被傷害，曾用天然纖維編織帶作為護(hù)胸的材料。現(xiàn)代的防彈衣是在古代鎧甲的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其防彈效果十分顯著。調(diào)查資料表明，在第一次世界大戰(zhàn)中，英國(guó)軍隊(duì)在戰(zhàn)場(chǎng)上死亡總數(shù)的80%是由中速流彈和碎彈片造成的。穿上防彈衣后，可有效地阻擋流彈和碎彈片，傷亡率降低58%。其中胸部受傷造成的死亡率從30%降到8%，腹部受傷的死亡率從39%降到7%，受保護(hù)部位負(fù)傷率降低了74%。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的第一代的防彈衣，實(shí)際上是在軍服中襯以堅(jiān)硬的鋼片，它又笨又重而且防彈性能也不強(qiáng)。發(fā)明尼龍、玻璃鋼、輕型陶瓷以后，第二代防彈衣重量減輕了，但還是沒(méi)有突破老式陳舊的防彈方式。20世紀(jì)60年代末， 凱夫拉纖維問(wèn)世，它不僅代表著合成纖維技術(shù)史上一個(gè)新的突破，而且也給防彈衣帶來(lái)了革命性的飛躍。凱夫拉纖維防彈衣的材料是一種芳香族聚酰胺有機(jī)纖維，特點(diǎn)是密度低、重量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕，絕緣性和紡織性能好，并且易于機(jī)械加工和成型。它可在30米處防護(hù)手槍的射擊，在200米處防護(hù)步槍的射擊。1991年，荷蘭發(fā)明了“特沃綸”纖維，并生產(chǎn)出了更輕、更防彈、更透氣的超高分子量聚乙烯防彈衣。美國(guó)軍方獲悉后，立即購(gòu)進(jìn)其技術(shù)和產(chǎn)品，加工研制出了現(xiàn)役美國(guó)陸軍所裝備的防彈衣。1998年，英國(guó)科學(xué)家又發(fā)明了一種用從液體水晶中提煉出來(lái)的高分子纖維材料。軍方也立即采用了這一最新技術(shù)。在這種防彈衣的基礎(chǔ)上，有的軍事專(zhuān)家又添加進(jìn)了一種能夠有效防止靜電的材料，制成了超級(jí)防靜電防彈衣。它不僅能防彈，而且還能在清洗或進(jìn)出飛機(jī)、艦艇、油庫(kù)、彈藥庫(kù)這類(lèi)最怕靜電又最易產(chǎn)生靜電火花的場(chǎng)所穿著，萬(wàn)一不慎發(fā)生爆炸，防彈衣也極具防護(hù)能力。

各種各樣的防彈衣

根據(jù)不同的劃分方法，防彈衣分為很多品種與型號(hào)。

從防護(hù)等級(jí)分，可分為防彈片、防低速子彈、防高速子彈三級(jí)。從式樣上分，有背心式、茄克式、套頭式三種。從使用對(duì)象分，有地面部隊(duì)人員防碎彈片背心、戰(zhàn)車(chē)乘員防碎彈片防彈衣、保安防彈衣、要人防彈衣等多個(gè)品種。每一個(gè)品種又由于穿著對(duì)象的不同，因此設(shè)計(jì)式樣、防彈衣材料的使用都不一樣。以要人防彈衣為例，該防彈衣是國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人和政界要人進(jìn)行公開(kāi)活動(dòng)時(shí)為防止敵對(duì)分子的殺害而穿著的裝備，既要求高防彈性能，又不能太顯眼。要人防彈衣一般設(shè)計(jì)成西服式樣，防彈層多用軟性材料制成。

從材料看，防彈衣可分為軟體、硬體和軟硬復(fù)合體三種。軟體防彈衣的材料主要以高性能紡織纖維為主，這些高性能纖維遠(yuǎn)高于一般材料的能量吸收能力，賦予防彈衣防彈功能，并且由于其一般采用紡織品的結(jié)構(gòu)，因而又具有相當(dāng)?shù)娜彳浶?，稱(chēng)為軟體防彈衣。硬體防彈衣則是以特種鋼板、超強(qiáng)鋁合金等金屬材料或者氧化鋁、碳化硅等硬質(zhì)非金屬材料為主體防彈材料，由此制成的防彈衣一般不具備柔軟性。軟硬復(fù)合式防彈衣的柔軟性介于上述兩種類(lèi)型之間，它以軟質(zhì)材料為內(nèi)襯，以硬質(zhì)材料作為面板和增強(qiáng)材料，是一種復(fù)合型防彈衣。

隨著防彈衣技術(shù)含量的提高，人們已不滿(mǎn)足于僅考慮防彈衣的防彈性能，輕型、舒適、方便的防彈衣成為使用者和生產(chǎn)者共同追求的目標(biāo)。目前，防彈衣的總重量一般控制在10千克以?xún)?nèi)。當(dāng)今最著名的幾種防彈背心的重量都成功地控制在3～5千克之間。

結(jié)構(gòu)與材料——防彈衣的技術(shù)核心

防彈衣的結(jié)構(gòu)主要由衣套和防彈層兩部分組成。衣套常用化纖織物制作，起覆蓋和保護(hù)防彈層的作用，有的衣套也有一定的防彈作用。防彈層用金屬、玻璃鋼、陶瓷、尼龍、凱夫拉纖維等硬質(zhì)和軟質(zhì)材料復(fù)合制作，使彈頭、彈片彈開(kāi)或嵌住，并消釋子彈、彈片的沖擊動(dòng)能，對(duì)人體起保護(hù)作用。衣套由過(guò)去單一的覆蓋防彈層的作用，發(fā)展到今天的具有防火、防水、偽裝等功能的高性能防彈衣套。

防彈材料的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的歷史過(guò)程。盡管防彈材料五花八門(mén)、品種繁多，但歸納起來(lái)，只有金屬（包括合金材料）、玻璃鋼、陶瓷、尼龍、碳化硅和凱夫拉纖維六大類(lèi)。其中，后三種是軟性防彈材料，具有許多優(yōu)良性能，已逐漸代替前三種剛性材料。尼龍是軟性防彈材料，采用多層高強(qiáng)尼龍布，可有效防御手槍子彈和沖鋒槍子彈，重量較輕。碳化硅纖維是一種無(wú)機(jī)纖維，它具有特別大的彈性，受到?jīng)_擊時(shí)產(chǎn)生撕裂而吸收彈片的能量，削弱碎彈片對(duì)人體的傷害。凱夫拉纖維具有耐高溫、剛性大的特點(diǎn)，其強(qiáng)度是鋼的5倍，采用這種材料制成的防彈衣，防彈效果較好，穿著較舒適。當(dāng)子彈或碎彈片射到凱夫拉纖維層時(shí)，它的高強(qiáng)度能擋住子彈，纖維本身受力變形消耗掉子彈或彈片的動(dòng)能，從而保護(hù)了穿用者的安全。

最近，超高分子量聚乙烯材料也開(kāi)始用于防彈層。尼龍、凱夫拉纖維、超高分子量聚乙烯均是以柔軟的織物或是浸漬了樹(shù)脂類(lèi)化學(xué)物質(zhì)的織物制作防彈層，其防彈的機(jī)理是相同的：利用它們的強(qiáng)度抵御子彈或碎彈片，抵御不了時(shí)，纖維扭曲變形嵌住子彈或碎彈片，第一層擋不住，還有第二層，頗有一點(diǎn)前仆后繼的味道。

新型防彈衣——戰(zhàn)場(chǎng)上的“保護(hù)神”

那么，未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上我們將會(huì)看到哪些防護(hù)力更強(qiáng)、更先進(jìn)、更具創(chuàng)新性的防彈衣呢？

1.防電子防彈衣 這種防彈衣不僅能防彈，而且捕捉到來(lái)襲炮彈所發(fā)出的信號(hào)以后，還能立即進(jìn)行處理，并在幾微秒之內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行修改，并發(fā)送出去，使來(lái)襲炮彈引信受騙上當(dāng)，在距離幾百米的地方就誤認(rèn)為已到達(dá)了應(yīng)該引爆的高度，從而提前爆炸。它不僅能對(duì)付單發(fā)炮彈，而且可對(duì)付多發(fā)炮彈來(lái)襲。

2.蜘蛛絲防彈衣 蜘蛛絲被認(rèn)為是制作防彈衣的優(yōu)良材料，只是目前由于大規(guī)模養(yǎng)殖蜘蛛的一系列問(wèn)題尚未解決，還不具備實(shí)用價(jià)值。在美國(guó)南部的佛羅里達(dá)州和許多拉美國(guó)家，生活著一種別名叫作“金眼”的蜘蛛，體型較大，素以結(jié)網(wǎng)粘捕飛鳥(niǎo)而著稱(chēng)。近年來(lái)，美國(guó)軍方對(duì)這種蜘蛛進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)它的絲有著非常好的力學(xué)性能，強(qiáng)度和彈性俱佳，是制作防彈衣物極為理想的材料。用它制作的防彈衣，重量將更輕，防彈性能將更好。目前，美國(guó)正在研究利用人工方法生產(chǎn)蜘蛛絲，采取生物基因工程技術(shù)生產(chǎn)絲纖維蛋白物，與蜘蛛絲進(jìn)行混合，生產(chǎn)出制作防彈衣的材料。另外，我國(guó)成都一家公司最近正研制開(kāi)發(fā)OEM1基因桑樹(shù)工程和轉(zhuǎn)蜘蛛絲蛋白基因工程。高含蜘蛛絲蛋白的新家蠶絲可成為制作新型防彈衣的材料。把蜘蛛蛋白基因移植到家蠶身上，這是家蠶養(yǎng)殖上的重大突破，推動(dòng)了絲質(zhì)防彈衣的發(fā)展。

3.仿生防彈衣 這種防彈衣采取具有松塔和鹿角等生物屬性的材料制作而成。穿上這種防彈衣的士兵，將可以抗風(fēng)雨、防子彈。這是因?yàn)樗伤苡行У貙?duì)付潮濕，而當(dāng)大氣濕度下降，松塔的鱗狀葉子便會(huì)自動(dòng)張開(kāi)進(jìn)行“呼吸”。基于此，利用類(lèi)似松塔結(jié)構(gòu)的人造纖維系統(tǒng)，組成新的纖維結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)外界自然條件的變化。

4.高科技輕型防彈衣 在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上，士兵要面臨更多新式輕武器的威脅，防彈衣變得更為重要。為了解決這個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)研究，美國(guó)陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)推出了一種新型防彈背心，它采用先進(jìn)的復(fù)合材料，重量大幅度減輕，比美軍目前使用的防彈背心減輕了4.5千克;而且防護(hù)效果較好，可抵御7.62毫米槍彈的正面射擊。另外，該防彈背心可根據(jù)執(zhí)行任務(wù)的不同方便地進(jìn)行定制。一般情況下，如士兵在維和行動(dòng)中執(zhí)行巡邏任務(wù)，可穿著標(biāo)準(zhǔn)的型號(hào)，能有效抵御9毫米槍彈的射擊;在執(zhí)行更加危險(xiǎn)的作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，士兵可在防彈背心上加裝額外的裝甲片，能抵御7.62毫米步槍彈的多點(diǎn)射擊，防護(hù)效果大大加強(qiáng)。

5. “液體裝甲”防彈衣 為了增強(qiáng)美軍士兵在戰(zhàn)場(chǎng)上的機(jī)動(dòng)性與靈活性，美國(guó)軍方此前一直在致力于開(kāi)發(fā)一種更輕、更方便的“液體裝甲”防彈衣。一旦這種新型的“液體裝甲”防彈衣研制成功，士兵在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)將會(huì)非常靈便，防彈衣將不會(huì)阻礙他們快速行進(jìn)以及準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)目標(biāo)?！耙后w裝甲”的關(guān)鍵成分是一種名為“剪切增稠液體”的物質(zhì)。剪切增稠液體由懸浮在聚乙二醇（一種液體）中的堅(jiān)硬粒子組成。聚乙二醇是無(wú)毒的，能適應(yīng)的溫度范圍很廣。極其細(xì)小、堅(jiān)硬的硅微粒是剪切增稠液體的另一種成分。這種流動(dòng)性很強(qiáng)的液體和堅(jiān)硬的微粒結(jié)合后，能形成一種性能不同尋常的材料。美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的工程師透露說(shuō)，剪切增稠液體非常容易變形，會(huì)像液體一樣流動(dòng);然而，一旦子彈或彈片擊中背心，它就會(huì)變成一種堅(jiān)硬的材料，阻止子彈擊穿士兵的身體。制作“液體裝甲”時(shí)，凱夫拉纖維背心的每一層都用剪切增稠液體浸透。凱夫拉纖維織物本身也具有一定的防彈功能，用剪切增稠液體浸泡后的凱夫拉纖維織物可以像其他任何一種織物一樣浸濕和縫制。

除了保護(hù)士兵的生命之外，凱夫拉纖維背心中的“液體裝甲”還可以用于執(zhí)法人員，監(jiān)獄警衛(wèi)和普通警官都可以從這種技術(shù)中獲益?！耙后w裝甲”的防刺能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)的防彈背心，這種能力對(duì)于監(jiān)獄警衛(wèi)尤其重要，因?yàn)樗麄兘?jīng)常受到手工制作的尖銳武器的襲擊。

【責(zé)任編輯】張小萌