液体防弹衣PPT

添加了剪切增稠液体后的防弹衣被子弹击时的反映。
剪切增稠液体防弹衣的研究主要在美国军队研 究室和特拉华州大学进行，麻省理工学院的研究人 员则在进行着另外一种用于防弹衣的液体的研究， 接下来让我们去看一下他们研究的是什么吧。 另一种可以加固凯夫拉防弹衣的材料是磁流变 液体（MRF）——一种充满铁粒子的油状物。通常， 液体中的表面活性剂环绕着粒子，并保持它们悬浮 在液体中。一般来说，铁粒子占总液体容量的20— 40%。 铁粒子非常小，只有3—10微米。不过，它们对 液体的粘滞度有很大的影响。在磁场环境下，粒子 排成一列，液体迅速变得浓稠。名词“磁流变液” 就是来自于这种效果。流变学是力学的一个分支， 主要关注力和物质形状改变之间的关系。磁力可以 同时改变磁流变液体的形状和粘度。
用同等分量的玉米淀粉和水做一个小实验，您 可以看到类似于剪切增稠的效果。如果您缓慢的搅 动，玉米淀粉会像液体一样移动。但是当您用力敲 击它，它的表面会突然变坚固。您也能把它捏成球 状，但是，当您停止施加压力，小球就破碎了。 现在让我们来看这一过程是如何进行的。剪切 增稠液体是胶质的，一种非常微小的粒子悬浮在液 体中。这种粒子相互之间有轻微的排斥，因此它们 可以轻易的穿过液体，而不是结成块或者沉淀在底 部。但是当突然的重压超过了这种排斥力的时候， 它们开始团结起来，形成水冷集群。当外部能量消 散，粒子之间又开始重新排斥，水冷集群也散开， 然后固体恢复成了液体。
10层凯夫拉尔纤维与液体物质构成的“防弹奶蛋糊” 和31层未加工的凯夫拉尔纤维的防弹测试
未来两年内，新款蛋奶糊防弹衣将 投入使用
英国发明轻便“液体防弹衣” 可承受 AK47扫射
英国科学家研制出一道保密化学公式配制“防弹奶 蛋糊”，再与传统的凯夫拉尔纤维材料结合在一起，最 终成功打造出这种“超级防弹衣”。研究人员介绍称， 液体物质与凯夫拉尔纤维材料粘在一起，当子弹击中防 弹衣，液体物质承受冲击力则越变得坚硬。他们希望这 款超级防弹衣能够制作得更轻、更柔软，成为前线士兵 贴身的防弹背心。 科学家之所以将它称为“防弹奶蛋糊”，是因为该 材料的分子结合方式和变黏稠变坚硬的过程，非常类似 于搅拌甜点蛋奶糊。 这项前沿科技是由英国布里斯托尔市BAE航空与航 天系统公司的科学家小组设计的，该公司主要负责研制 全球防御和安全系统的武器和装备。
英国研制出液体防弹衣：被击 中即变硬
BAE系统公司设计和材料工艺学业务拓展部负责人斯 BAE系统公司设计和材料工艺学业务拓展部负责人斯 图尔特· 图尔特·佩尼说：“当它受到冲击时，组成这种材料的分 子的结合方式，跟奶蛋糊类似。用汤匙搅动奶蛋糊的例子， 是这项技术的最好解释。汤匙搅奶蛋糊时，会感觉汤匙受 到了阻力。当液体防护衣里的液体成分结合在一起时，你 会感到明显的阻力。你搅拌的越快，奶蛋糊变得就越硬， 因此当子弹高速撞上该材料时，它会迅速变硬，吸收撞击 产生的冲击力。” 该技术利用STF抗剪稠密液体( 该技术利用STF抗剪稠密液体(当受到外压时，分子会紧 紧结合在一起) 紧结合在一起)和凯芙拉纤维等增强材料。现在的军用防 弹衣非常厚重，限制了士兵的灵敏性，这会给阿富汗等战 争地区带来很大不便。而这种新型液体防弹衣需要的材料 更少，这意味着防弹衣会更薄、更轻，因此可以用它包裹 更大范围的身体，而且士兵的灵活性不会受到太大干扰。
然而，比起剪切增稠液体，磁流变液体技术的应用存在一定弊端， 请看下表：
这两种防弹衣目前都还没有做好参加战斗的准 备。剪切增稠液体凯夫拉防弹服在2007年底投入使 用；磁流变液体防弹服还需要5—10年的研究和改 进，才可以保持稳定的防弹性能。
英科学家研制出液体防弹衣 遇子弹将 瞬间变硬
科学家最新研制一种液体防弹衣，当防弹衣 里的液体物质接触子弹的猛烈冲击时会瞬间变 硬，这种奇特的防弹衣被研究人员称为“防弹 奶蛋糊”。 近日，科学家最新研制一种液体防弹衣，当 防弹衣里的液体物质接触子弹的猛烈冲击时会 瞬间变硬，这种奇特的防弹衣被研究人员称为 “防弹奶蛋糊”。
在实验室测试中，加入了剪切增稠物质的凯夫拉纤维 非常柔软平滑，不同的是它变得更强大。使用剪切增稠液 体的防弹衣只需要较少的夹层，4层加了剪切增稠液体的 凯夫拉防弹衣能够起到与14层普通凯夫拉纤维同样的作用。 此外，加了剪切增稠液体的纤维没有普通纤维在冲击时伸 展的更长，这就意味着子弹也不会像射入普通纤维时穿透 的那么深。研究人员认为，这是因为子弹要用更多的能量 作用于剪切增稠液体纤维的伸展。
目前主要的两种液体防弹衣都是使用杜邦公司 的凯夫拉防弹纤维，这种纤维通常用于制作防弹背 心。当一颗子弹或者弹片击中凯夫拉防弹背心的时 候，防弹材料层会将力量分散至一个大的表面。子 弹也可以使凯夫拉防弹纤维伸张，慢慢的消耗弹道 的力量并减缓子弹的速度。这个原理与汽车的安全 气囊一样，安全气囊可以分散碰撞时产生的压力， 并减缓人体躯干的运动。 尽管凯夫拉是一种纤维，凯夫拉防弹衣却不会 像普通衣服一样摆动和起褶皱。通常，阻挡一颗子 弹需要用到20—40层凯夫拉防弹纤维，因此，防弹 衣都很坚硬，重量也不轻，一件没有陶瓷保护层的 防弹衣也重达4.5千克以上。
BAE公司设计和材料科技商业部负责人斯图尔特-彭尼(Stewart Penney)说：“当这款防弹衣遭受子弹攻击时，其液体材料将与奶蛋 糊非常相似。该技术的原理最好是用汤匙搅拌奶蛋糊来解释，当液 体状态时你用汤匙搅拌，几乎感觉不到阻力，但液体物质与传统凯 夫拉尔纤维材料结合在一起时，你就会明显感到阻力的存在，随着 搅拌的速度加快，‘奶蛋糊’就变得越来越硬。当子弹撞击该材料 时，它就瞬间变硬，吸收子弹撞击产生的冲击力。” 这种防弹衣之所以会瞬间变硬，是由于使用了“衰减浓度”液 体，这种液体与凯夫拉尔纤维增强材料结合在一起，当遭受冲击力 和压力时它们会结合得更加紧密，变得坚硬。 目前英军使用的军用防弹衣较厚重，限制了士兵们灵活性，在 阿富汗等战争环境中十分不便。相比之下，这款最新研制的液体防 弹衣使用的原材料较少，并且更轻、更小，为士兵灵活性作战提供 了机动性。 该款超级防弹衣不仅可使士兵增强灵活性，还比传统防弹衣的 厚度减少45%。科学家在测试中，将300米每秒的圆珠射向31层未加 工的凯夫拉尔纤维和10层凯夫拉尔纤维与液体物质构成的“防弹奶 蛋糊”。佩尼强调称，测试结果显示，后者被圆珠撞击形成的凹坑 很浅，而前者的抗撞击效果则差一些，并且沉重的传统防弹衣已逐 渐不适应现代战争环境。目前，这种超级防弹衣除计划用于军事人 员，还可用于其它的防护性用品，比如：增强防护衣的保护效果， 为警察和救护工作人员提供保护等。
经济与社会管理学院
09会计一班 09会计一班 299050103 常恒山
液体防弹衣工作原理
在过去的几千年中，防弹衣的基本原理没有什么太大的变化。 首先，它用于阻止武器和弹药直接接触人 体；其次，它分散了武 器的能量，降低对人体的伤害。尽管不是在任何情形下都能起到作 用，但盔甲基本上能保护人们免受武器——尤其是来自那些正规武 用，但盔甲基本上能保护人们免受武器——尤其是来自那些正规武 器 的袭击，避免受到严重伤害或死亡。 多年来，人们不得不发明更强大、更先进的盔甲以应对愈来愈 高级的武器。然而，尽管经过多次改进，现代防弹衣依然有着与古 代盔甲相似的缺陷。无论是用金属板还是纤维制作的盔甲都很笨重， 而且许多种类的盔甲都很坚硬，不适用于胳膊、腿和脖子。因此， 中世纪时期的金属盔甲设计了缝隙和接口以便于人们的行动，今天 的防弹衣主要用于保护头部和躯干。
置于磁场前后的磁流变液体
来自百度文库
没有电流流过电线，防弹衣会很柔韧，但是打开开关后，电流 开始在电线中流动，制造出一个磁场，这个磁场会立刻使防弹衣变 得更硬、更坚固。将开关拨到相反的位置后，电流停止流动，防弹 衣变回柔韧。 磁流变液体的应用。 除了用于防弹衣，磁流变液体的其他应用也很广泛。这种使液 体变为半固体的能力，使得磁流变液体几乎立刻开始应用于减轻撞 击和震动，比如用于:汽车减震器、洗衣机、假肢、桥梁。 既然可以立刻改变并恢复形状，它也可以用来制造翻页盲文显 示设备和可重构的模型。 除了用来制造更强大、轻便、柔韧的防弹衣，添加了剪切增稠 体和磁流变液体的纤维也有其他用途。比如，用来制作容易折叠和 携带的抑爆毯，保护周围人不受爆炸和弹片的袭击。用于制作遇到 撞击时可以变得坚硬的跳伞靴，保护空降兵的脚不受损伤。液体防 弹服也可以用来制作狱警的制服，因为狱警常常要面对钝器和自制 刀刃的袭击。
古代的盔甲与今天的防弹衣很像，都是用于保 护人们免受武器的伤害，不过它们也同样沉重、体 积巨大而且不灵活。 一种最新式的防弹衣既灵活又轻便。说来也奇 怪，这种改进是由于将液体加入到现有的防弹衣材 料中。当然，它还没有完全投入战斗，研究人员声 称这种液体防弹衣有取代或辅助现有防弹背心的潜 质。最终，士兵、警察和其他人可能都将使用这种 防弹衣来保护胳膊和腿。
有两种液体可以使凯夫拉防弹衣使用较少的纤维层， 让它变得更轻更灵活。这两种材料有一种共性——它们都 对刺激反映强烈。接下来，我们将介绍它们是由什么制成 的，以及为什么会有这种功能？ “液体防弹衣”这个词可能会误导一些人，让他们以为 是将流动的液体填充在固体纤维层间。然而，这两种目前 正在研究的液体防弹衣都没有一个可见的液体层。反之， 是将防弹纤维浸泡在这两种液体的其中一种中。 第一种液体是剪切增稠液体（STF），当它遇到机械应 力或者剪切时，就会变得如同固体一般坚硬。换句话说， 在没有外力作用前，它像液体一样流动，但在被其他物体 强烈的撞击或者摇动后，它会在几毫秒内变硬。与剪切增 稠物质相反的是油漆，当它被用力摇动或者搅拌时会变的 更稀薄。
当暴露于磁场时，磁流变液中的粒子顺着场力线排成一列。 液体的硬化过程只需1/20000秒。效果的剧烈程度随液体的成分、大 小、形状和磁场的强度而不同。例如，刚开始麻省理工学院研究人 员使用球形铁粒子，这些铁粒子即便在磁场下也可以彼此滑过，这 会影响防弹衣的加固，因此，研究人员转而研究其他形状的铁粒子， 以其得到更好的效果。 就像剪切增稠液体，您也可以通过一些普通的现象来认识到磁流 变液的效果。将铁粉与油混合就可以制造一个非常棒的现场展示。 当没有磁场存在的时候，液体可以非常轻易的流动。但是一块磁铁 便可以使液体变得更加粘稠，或者变成一种与盛它的容器不同的形 状。有时候，差异可以从表面看出来，液体会形成明显的尖形、槽 型和其他各种形状。艺术家们甚至使用磁铁、磁流变液体或其他的 铁磁流体来创作艺术作品。 用正确的材料密度、粒子形状和磁场强度，磁流变液体可以从 流体变为非常紧密的固体，就像剪切增稠液体，这种改变可以迅速 增加防弹衣的强度。这种技术的关键因素在于如何诱发流体的改变。 要引起一整套防弹衣内磁流变液体的改变需要足够大的磁铁，这将 使防弹衣变得很重，不便于随身携带，因此研究人员打算在防弹衣 内部使用细电路。
英国科学家利用被戏称为“防弹奶蛋糊”的物质，已 经制成一种液体防护衣，这种防护衣在受压后会自动变硬， 吸收撞击在它表面的弹片产生的冲击力。 研究人员把他们推导出来的一个秘密化学公式与传统 的凯芙拉纤维结合，制成这种“超级护甲”。当这种衣物 的粘性物质与传统的凯芙拉纤维粘贴在一起，可以吸收子 弹产生的冲击力，并通过变稠，对撞击做出反应。他们希 望利用这种物质，为前线的士兵制作更轻、韧性更好和更 有效的防护背心。 专家之所以会将这种液体称作“防弹奶蛋糊”，是因 为它的分子的结合方式和“变稠”方式，跟搅拌中的甜点 奶蛋糊一样。英国布里斯托尔国防航空业巨头BAE系统公 奶蛋糊一样。英国布里斯托尔国防航空业巨头BAE系统公 司的一个科学家小组开发出这项创新技术。
受到撞击前，剪切增稠液体的粒子在平衡状态，受到 撞击后，它们凝结成块，形成固定结构。 这种在防弹衣中使用的液体是由悬浮在聚乙二醇中的 二氧化硅——沙子和石英中的一种成分——粒子制成。聚 乙二醇是一种聚合物，通常用于轻泻剂和润滑剂中。二氧 化硅粒子的直径只有几毫微米，许多报道将这种液体描绘 为纳米技术的一种形式。 用剪切增稠液体制作防弹衣时，研究人员首先用酒精 稀释液体，然后，他们将凯夫拉纤维泡在稀释后的液体中， 再放进烤箱中蒸发掉酒精。这样剪切增稠物质就渗入了凯 夫拉纤维中了，而纤维也适时的固定住这种充满粒子的液 体。当一个物体敲击凯夫拉纤维时，液体会立刻变硬，让 凯夫拉纤维更牢固。变硬只是几毫秒内的事，很快，这件 防弹衣又变得柔韧了。