防弹衣的材料研究

研究前沿
“液体装甲”的关键成分“剪切增稠液体”(STF)，由聚乙二 醇和硅微粒组成。聚乙二醇是一种应用广泛的无毒液体，能承受 的温度范围很广。极其细小的硅微粒(非常坚硬)是STF的另一成分。 这种流动性很强的液体和坚硬的微粒结合后，能形成一种性能不 同寻常的材料。 “武器和原料研究理事会”“剪切增稠液体”项目的主管埃 里克·沃特泽尔解释道：“当运动缓慢时，硬质粒子能够到处运 动，因此‘剪切增稠液体’呈现液态，但当运动迅速的时候，硬 质粒子互相碰撞，阻碍了彼此的运动，因此‘剪切增稠液体’变 得强韧。
随着社会经济的发展，社会贫富差距越来越大，转型期内各 种社会矛盾日益激化，防弹衣、防刺服被公安民警、海关等执法 人员及保安人员、出租司机等人员大量使用。近年来，国内外在 防弹衣、防刺服的研究开发方面取得了较大进展，出现了大量适 合各种场合需求的产品。由于执勤时面对的威胁主要是小型火力 武器（如手枪）或刀具等锐器，舒适的软质防护装备越来越受到 青睐。在拉萨“3.14”事件及新疆“7.5”事件之后，防弹防刺 服的研究显得相当迫切。
研究前沿
众所周知, 传统的防弹衣根本无法保护军人的许多关键部位, 如手臂、颈部、腿部和肘部,因为这些部位需要经常活动和弯曲。 如今的防弹衣, 通常叫作防弹背心, 不但厚重, 而且硬邦邦的, 其材料不便用来制造需要弯曲折叠的裤子和袖子, 因此只能护住 躯干部分。
研wk.baidu.com前沿
英国BAE系统公司近日研制一种神奇的 新型液体防弹衣。这一具有革命性的发明采 用一种名为“剪切增稠液”的液体，该液体 在受到子弹冲击时会变硬从而起到阻挡子弹 的作用。利用“剪切增稠液体”处理升级的 新型防弹衣, 柔软坚韧, 可以制造连袖子带 裤腿的全套衣服, 保护军人的任何部位, 无 论人的身体如何弯曲, 防弹衣的防护性能都 不会受损, 这才是真正的防弹。
发展历史
武器的发展迫使个体防弹衣也必须有相应的进步。防弹衣材料 发展至今已出现了四代：
第一代为硬质材料，主要为特种钢、铝合金等金属。这类防弹 衣的特点是：服装厚重，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。
第二代防弹材料为软体材料，通常由多层高性能纤维织物制成。 其重量轻，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。在防弹能力上，一般能防住5m以外手枪射出的 子弹，而无法抵御步枪或机枪射出的子弹。
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未来展望
尽管在防弹新材料研究方面已取得了辉煌的成就，人类也已进 入了复合材料时代，但是对于先进防弹复合材料的研究仍需要做大 量的工作，先进防弹材料具有高比强度、比模量、可设性和多功能 性，它是人员防护和现代精良武器装备的关键基础技术，是实现先 进设计的物质基础，在许多军事应用中是必不可少的。这些尚需要 材料学家、力学家、物理学家和生物医学工程学家们的通力合作。
防弹衣的材料研究
Research of Material in Bullet-Proof Vests
课程名称： 指导教师： 主 讲 人： 学 号： 材料化学 王宏里 张 伟 2010214131
华中师范大学化学学院应用化学
课程目录
1.背景介绍
2.发展历史
3.材料简述
4.研究前沿
5.未来展望
背景介绍
材料简述
高性能纤维防弹复合材料
随着科学技术日新月异，各类杀伤性武器的出现，单一的高 性能纤维越来越难满足防弹性能要求，因而，具有各项综合性能 的防弹复合材料有了进一步的发展。目前，常用作复合材料基体 的高性能纤维主要有碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、 玻璃纤维等。这些高性能纤维与纤维增强树脂能复合出性能更加 优越的防弹复合材料，如：质量轻、柔韧性好、防护效果好等优 点。
参考文献
[1] 刘贻尧,王伯初,赵虎城,李曙光.防弹复合材料的研究进展.广西科学,2000年5月第7卷第2 期90-92 [2] 岳升彩,新型纺织材料在军事上的应用—软质防弹衣.山东纺织经济,16730968(2007)06-0078-03 [3] 汤胜博,孙建科,常鹏北,李珍,彭晖.纳米材料在防弹衣上的应用,材料开发与应用,10031545 (2009) 02-0060-03 [4] 吕海荣,韩大伟.高性能纤维在软质防弹服材料中的应用.防护装备技术研究,2012 年第2 期 [5]饶崛.防弹与防刺纺织材料研究进展.中原工学院学报,DOI:10.3969/j.issn.16716906.2012.01.016 [6]陈一飞.Kevlar纤维的发展及应用分析.江苏纺织,2007年6月 [7] Wetzel E D, WagnerN J. Advanced body armor utilizing shear thickening fluids. US 7226878, 2007 - 06. [8] Li X,Cao H L,Gao S,et al.Preparation of body armour material of Kevlar abric treated with colloidal silica nanocomposite.Plastics,Rubber and Composites,2008,37(5-6):223226 [9] M.J.Decker, C.J.Halbach, et al. Stab resistance of shear thickening (STF)-treated fabrics. Composites science and technology. 2007,67:565-578. [10]DeckerM J, H a lbach C J, Nam C H, et al. Stab resistance of shear thickening fluid ( STF) -treated fabrics[J]. Composites Science and Techno logy, 2007,67: 565~ 578.
发展历史
第三代防弹材料是一种复合式的材料，通常以轻质陶瓷片为外 层，高性能纤维织物作为内层而成。 第四代防弹材料是液体复合材料，主要是纳米陶瓷颗粒的有机 液体和高性能纤维织物制备而成的复合材料，是目前防弹材料的主 要发展方向。
材料简述
常用防弹服材料 1.碳纤维 2.芳香族聚酰胺纤维 3.超高分子量聚乙烯（UHMWPE） 4.玻璃纤维 5.高性能纤维防弹复合材料
材料简述
Kevlar纤维
芳香族聚酰胺纤维是由线型芳香族聚合物制备而成，其商 品名为芳纶。目前在防弹领域应用较为广泛的是对位芳香族聚酰 胺纤维。 最具代表性的是Kevlar纤维。Kevlar纤维具有很高的断裂强 度，较高的模量和断裂伸长，其吸收能量的能力较碳纤维有很大 的提高。Kevlar纤维使用的温度范围也较宽，在-196℃～250℃范 围内可正常使用；此外，Kevlar纤维有良好的绝缘性和抗腐蚀性， 对有机溶剂、盐溶液有很好的稳定性，生命周期很长；其声速C值 也较大，具有优良的防弹性能。