液体防弹衣 使用非牛顿流体制成的液体防弹衣 比传统防弹衣更灵活更强悍

栏目:军事 2021-09-19 07:43:49
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在过去的几年里,防弹背心背后的基本概念并没有太大的变化。防弹衣可以防止子弹到达人体,分散武器的能量,使撞击造成的伤害更小。虽然并非在所有情况下都有效,但防弹背心通常可以帮助保护人们免受严重伤害或死亡。

多年来,人们开发了更先进的防弹衣来抵御更强大的火力。然而,尽管有这些改进,现代防弹背心仍然有一些缺点。无论是金属板还是织物层,防弹背心通常都很重。很多类型是刚性的,所以不适合身体的某些部位,现在的防弹衣通常只保护头部和躯干。

一种新的防弹背心灵活轻便,这种改进来自于在现有装甲材料中加入液体。虽然还没有完全做好战斗准备,但研究表明,液体防弹衣有潜力成为笨重防弹衣的良好替代品或补充。最终,士兵和警察会用它来保护他们的胳膊和腿。

目前正在研制的液体防弹背心是以杜邦凯夫拉纤维防弹背心为基础。当子弹或弹片击中凯夫拉尔背心时,多层材料会将冲击力扩散到很大的表面积。子弹还会拉伸凯夫拉纤维,消耗能量,并在此过程中减慢速度。这个概念类似于汽车安全气囊在碰撞中碰撞面积的扩大,减缓了人体躯干的运动。

虽然凯夫拉尔是一种面料,但凯夫拉尔防弹背心不像衣服那么方便。阻挡子弹需要20到40层凯夫拉纤维,比较硬。它也很重,即使没有额外的陶瓷保护,仅一件背心就超过4.5公斤。然而,非牛顿流体可以使凯夫拉防弹背心使用更少的层数,使其更轻,更灵活。

剪切增稠流体

液体防弹背心这个词可能会误导人。对于一些人来说,它会让人想起两层固体材料之间流动的流体。然而,这种液体防弹背心的开发中没有可见的液体层。相反,他们将凯夫拉纤维浸泡在这种液体中。

有两种类型的非牛顿流体。第一种是剪切增稠流体,当受到机械应力或剪切时,其行为类似于固体。第二种是剪切稀释液,如油漆,搅拌或摇动后会变稀。剪切增稠液体的一个常见例子是玉米淀粉和水的混合物,如果你慢慢搅拌,它会像液体一样移动。但是如果你击中它,它的表面会突然凝固。

为了用剪切增稠液体制造液体防弹衣,研究人员首先用乙醇稀释液体。他们用稀释的液体浸泡凯夫拉纤维,并将其放入烘箱中蒸发乙醇。之后,剪切增稠液体将渗透到凯夫拉尔纤维中。当物体撞击或刺穿凯夫拉尔纤维时,液体会立即硬化,使凯夫拉尔纤维更坚固。硬化过程仅在几毫秒内发生,然后防弹背心再次变得有弹性。

在实验室试验中,经过剪切增稠液体处理的凯夫拉纤维具有与普通凯夫拉纤维相同的柔韧性。不同的是它更强,所以防弹衣需要的材料层数更少。四层处理过的凯夫拉纤维消耗的能量与十四层普通凯夫拉纤维相同。此外,经过处理的纤维在受到撞击时不会像普通纤维一样拉伸,这意味着子弹不会穿透防弹背心。研究人员推测,这是因为子弹需要更多的能量来拉伸处理过的纤维。