防彈衣如何防彈？它的“罩門”又在哪里？

尋找“最強貼身鎧甲”

■邢 哲 梁 帥 尚曉偉

前不久，俄羅斯軍方透露，他們將為步兵和特種部隊配發(fā)新款索特尼克戰(zhàn)斗系統(tǒng)。值得關注的是，這款系統(tǒng)中的新型防彈衣能夠有效防御大口徑子彈。

自防彈衣誕生之日起，各國科學家一直嘗試對防彈衣材料和工藝進行創(chuàng)新升級。如今，越來越多防護力強、重量輕、綜合性好、舒適耐用的新型防彈衣相繼誕生，成為世界各國軍人的“標配”。

互聯(lián)網上，搜索“防彈衣”這個關鍵詞，可以查找到液體防彈衣、蜘蛛絲防彈衣、防電子防彈衣等新型裝備。那么，這些先進防彈衣是如何防彈的？是否真的刀槍不入？它的“罩門”又在哪里？本文將為您答疑解惑。

俄軍某型防彈衣。資料照片

減重強能，“量身訂制”防彈衣

有矛就有盾。面對快如閃電的子彈，防彈衣應運而生。

防彈衣，被譽為“最強貼身鎧甲”。早期，防彈衣的材質大多采用鋼板，雖然能有效防御子彈射擊，減少士兵傷亡，但數(shù)十公斤的“負重”讓士兵苦不堪言。

戰(zhàn)場上，高速旋轉的子彈擊中鐵甲，會對士兵的內臟和骨頭造成很大沖擊。士兵穿上如此笨重的防彈衣，常規(guī)戰(zhàn)術動作很難完成。有數(shù)據(jù)顯示，穿上10公斤重的防彈衣，士兵機動作戰(zhàn)能力會降低30%以上。

于是，各國科學家對防彈衣如何“減重強能”這一課題展開研究。防彈衣的材料選擇至關重要?？茖W家嘗試在保證防護性的同時，盡可能地為防彈衣“減重”。

19世紀60年代，科學家用10層以上的棉花纖維制造出“棉質背甲”，這種軟甲在實戰(zhàn)中防御效果良好。此后，美國科學家齊格倫發(fā)明了“絲綢防彈衣”，盡管價格不菲，但依然受到各國買家追捧。

隨著科技飛速發(fā)展，美軍裝備研究部門通過試驗多種材料后發(fā)現(xiàn)，錳鋼不僅兼具“硬”和“輕”兩大優(yōu)勢，而且價格便宜，是用來制造防彈衣的絕佳材料。

20世紀70年代，凱夫拉防彈衣問世。這種防彈衣材料強度是同等質量鋼鐵的5倍，密度僅為鋼鐵的五分之一。試驗表明，凱夫拉防彈衣吸收彈片動能的能力是尼龍的1.6倍、鋼的2倍，一件重1.8公斤的凱夫拉防彈衣能抵擋0.44毫米口徑手槍子彈的近距離射擊。

不止減重，還要強能。俄羅斯加固復合高強度材料中心研發(fā)出能夠“水上漂”的防彈衣，并將其命名為“兩棲”。這種防彈衣在護甲外添加了可漂浮的襯板，確保全副武裝的士兵能夠實現(xiàn)水中漂?。挥绖湛萍紝嶒炈鶢款^研發(fā)出一款新型陶瓷防彈衣，在確保優(yōu)質防護的前提下，進一步增強了防彈衣的柔韌性，使士兵在戰(zhàn)場上的戰(zhàn)術動作更加靈活。

此外，“量身訂制”讓防彈衣個性更加鮮明。有的國家針對女性設計出女士防彈衣，與男士防彈衣相比，這種防彈衣更貼合女性身材，具有良好的包裹性和強勁的防御力。

“身體嬌貴”，防彈衣并非刀槍不入

如果你認為穿上防彈衣就有了“金鐘罩”，那就大錯特錯了。目前，世界上沒有哪一款防彈衣是完美無缺的，它們都有自己的“罩門”。

防彈衣并非刀槍不入，它只能防御一些口徑較小的子彈，對于口徑較大的榴彈，以及非致命性的煙霧彈和閃光彈等，防護效果并不理想。

戰(zhàn)場上，穿戴防彈衣的士兵有可能反復中彈。特別是軟質防彈衣被子彈第一次擊中后，相應部位纖維會拉伸或者斷裂，對連續(xù)射擊的子彈無法形成有效防御。

我們知道，防彈衣的工作原理是通過防彈板的碎裂吸收子彈動能。防彈板受到沖擊后，會造成相應部位大面積破損，影響防彈衣的防護性能。當防彈衣受到子彈連續(xù)射擊時，防彈板通常會偏離原位，一定程度上影響防彈衣的防護性能。

2003年，國外一名警察在抓捕毒販時，不幸中彈，彈頭擊穿軟質防彈衣并打入腹部。當時，這名警察身著的防彈衣由100%澤隆材料制成，具有防護性好、重量輕、穿著舒適方便等優(yōu)點。按理說，這種防彈衣不會被輕易擊穿，但為什么會發(fā)生這樣的后果呢？

經過調查發(fā)現(xiàn)，這名警察的防彈衣澤隆纖維發(fā)生老化，防護能力下降約30%。

事實上，防彈衣是一種“嬌貴”裝備。無論是凱夫拉還是澤隆，都屬于人工合成的化學纖維，在日常使用過程中，很容易發(fā)生自然老化現(xiàn)象。一方面，在陽光直射情況下，化學纖維老化過程會大大加快，當照射達到一定時間后，材料的抗張強度會急劇下降；另一方面，化學纖維的壽命還與環(huán)境溫度有關，特別是受到彈頭的巨大沖擊后，局部溫度陡然升高，防護性能驟減。

要想使防彈衣時刻保持“戰(zhàn)備狀態(tài)”，需要將老化嚴重的防彈衣及時更換，使用者也要定期對防彈衣進行維護保養(yǎng)，做好防潮防曬等保護措施。

目前，世界上防彈衣種類繁多，其中最常見的是凱夫拉防彈衣。盡管它在防護低速槍彈和爆炸破片方面有著不俗表現(xiàn)，但遇到步槍發(fā)射的高速子彈時，防護上往往“力不從心”。

國外通常會對防彈衣防護性能進行分級。國際上常用的NIJ標準，將防彈衣防護性能從低到高劃分為6個等級，每個防護等級對應不同類型口徑子彈。其中，最高防護等級的防彈衣能夠抵擋射速高達850米/秒的子彈，防護效果驚人。

創(chuàng)新混搭，液體防彈衣的“科技范”

你相信防彈衣的重量能夠比紙還輕，硬度卻比金剛石還硬嗎？

科學家曾做過一次微觀彈道試驗：一顆微小的硅粒，以3000米/秒的速度射向單層石墨烯。驚人的是，這種蜂巢形結構的材料可以迅速分散硅粒沖擊力，并能夠中斷穿過材料的外展波，承受沖擊能力比普通材料更強。

迄今為止，石墨烯是自然界最薄、強度最高的材料，它的斷裂強度比最好的鋼材還要高出200倍，能夠代替凱夫拉、芳綸等材料。石墨烯材料不僅能夠輕松抵擋子彈，還能大幅減輕士兵的戰(zhàn)場負重。

看到這里，或許你會贊嘆石墨烯材料是如此“高大上”，但科學家創(chuàng)新的腳步并沒有停歇。最近，英國一家公司推出了一款液體防彈衣，防護效果遠強于傳統(tǒng)防彈衣，而且更輕、更具柔韌性，所用材料是纖維和液體。

我們知道液體是柔軟、流動的，而鎧甲則是堅硬、牢固的，這兩個“小伙伴”怎么才能很好結合在一起呢？這要從一種特殊的液體說起——

由牛頓黏性定律可知，液體的黏度值是恒定不變的，比如水、酒精等液體被稱作牛頓流體。那么，非牛頓流體就是不滿足牛頓黏性定律的液體，它的黏度值則是一個變化量。這就體現(xiàn)了非牛頓流體的重要特性：流體的黏度值會隨著壓力和沖擊力的增加而增大。

在設計制造防彈衣時，這家公司創(chuàng)新采用一種名為“剪切增稠液”的液體，這種液體中自由懸浮著許多特殊粒子。當子彈高速撞擊這種材料時，“剪切增稠液”中的粒子就會吸收撞擊能量，并迅速變得極其堅硬，從而起到阻擋子彈的作用。這種液體與凱夫拉纖維搭配使用，能產生“1+1＞2”的效果。

為滿足未來戰(zhàn)場需要，科學家還將各種新型防彈衣與單兵模塊化設備進行有機結合。他們的普遍做法是在防彈衣上設計模塊化接口，可以放置子彈袋、手榴彈袋等單兵武器。有的還別出心裁地在后背位置安裝可抓握條帶，確保士兵在受傷或失去行動能力后，能夠被戰(zhàn)友及時拖至安全地帶。

相信，乘著“科技東風”，未來防彈衣會朝著“更硬、更輕、更強”的目標邁進，成為名副其實的士兵“護身符”。