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中國(guó)制造之防彈材料

2019-02-12 11:43:41 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：央視財(cái)經(jīng) 分享至：

據(jù)央視財(cái)經(jīng)報(bào)道，目前中國(guó)制造的防彈衣占據(jù)了全球防彈衣市場(chǎng)的70%

防彈頭盔也在國(guó)際市場(chǎng)上站穩(wěn)了腳跟！

這就是傳說(shuō)中的國(guó)產(chǎn)QGF03頭盔，它的抗彈率達(dá)到了100%！

國(guó)之驕傲啊！

既然提到防彈裝備，那今天小編就跟大家聊一聊防彈材料。

凱夫拉（Kevlar）

70年代初，一種具有超高強(qiáng)度、超高模量、耐高溫的合成纖維——凱夫拉（Kevlar）由美國(guó)杜邦（DuPont）公司研制成功，并很快在防彈領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

這種高性能纖維的出現(xiàn)使柔軟的紡織物防彈衣性能大為提高，同時(shí)也在很大程度上改善了防彈衣的舒適性。美軍率先使用Kevlar制作防彈衣，并研制了輕重兩種型號(hào)。新防彈衣以Kevlar纖維織物為主體材料，以防彈尼龍布作封套。其中輕型防彈衣由6層Kevlar織物構(gòu)成，中號(hào)重量為3.83千克。相比尼龍和玻璃纖維防彈衣，重量減輕50%；在單位面積質(zhì)量相同的情況下，其防護(hù)力至少可增加1倍，并且具有很好的柔韌性。

“Kevlar”（凱夫拉）是商標(biāo)名，實(shí)際材質(zhì)為聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺，它是屬于一種液態(tài)結(jié)晶性棒狀分子。這種液態(tài)結(jié)晶性棒狀分子結(jié)構(gòu)，可以在濃溶液中形成高度有序的相疇，在紡絲定向拉伸時(shí)，相疇沿著剪切方向形成幾乎完美的分子取向，而賦予凱夫拉纖維極高的強(qiáng)度和模量。

超高分子量聚乙烯纖維UHMWPE

超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE）是由相對(duì)分子質(zhì)量在100萬(wàn)到500萬(wàn)的聚乙烯紡成的纖維，是目前世界上強(qiáng)度最高與比重最輕的纖維，其強(qiáng)度比鋼絲高15倍，但是很輕，最多可比芳綸等材料輕40%。

在國(guó)防軍需裝備方面，由于該纖維的耐沖擊性能好，比能量吸收大，在軍事上可以制成防護(hù)衣料、頭盔、防彈材料，如直升飛機(jī)、坦克和艦船的裝甲防護(hù)板、雷達(dá)的防護(hù)外殼罩、導(dǎo)彈罩、防彈衣、防刺衣、盾牌、降落傘等，其中以防彈衣的應(yīng)用最為引人注目。

它具有輕柔的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為占領(lǐng)美國(guó)防彈背心市場(chǎng)的主要纖維。另外超高分子量聚乙烯纖維復(fù)合材料的比彈擊載荷值U/p是鋼的10倍，是玻璃纖維和芳綸的2倍多。國(guó)外用該纖維增強(qiáng)的樹脂復(fù)合材料制成的防彈、防暴頭盔已成為鋼盔和芳綸增強(qiáng)的復(fù)合材料頭盔的替代品。

中國(guó)超高分子量聚乙烯纖維概況：中國(guó)是個(gè)化纖大國(guó)，2007年化纖產(chǎn)量占世界的54%，有著較為堅(jiān)實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ)，但在高性能纖維發(fā)展方面較為滯后。自1985年中國(guó)開始超高分子量聚乙烯纖維的研究，東華大學(xué)（原中國(guó)紡織大學(xué)）、鹽城超強(qiáng)高分子材料工程技術(shù)研究所先后加入研發(fā)行列，并取得了一系列重大理論突破，1999年突破關(guān)鍵性生產(chǎn)技術(shù)。成為繼荷蘭、日本、美國(guó)之后，第四個(gè)掌握這種纖維生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的國(guó)家。

發(fā)展趨勢(shì)：從繩索、系纜和繩網(wǎng)，到生命防護(hù)應(yīng)用、高性能紡織品、復(fù)合材料、層壓材料，應(yīng)用范圍極其廣泛。未來(lái)5年和10年內(nèi)世界UHMWPE的年需求量將分別在6萬(wàn)噸和10萬(wàn)噸。

液體防彈材料

液體防彈材料（TBS）的主要成分是一種特制“剪切增稠液體（STF）”，這種液體一般由分散粒子SiO2和有機(jī)物分散介質(zhì)乙烯基乙醇、聚乙二醇、局丙二醇或者礦物油等一種或幾種的混合物組成。“剪切增稠液”中自由懸浮著粒子，當(dāng)液體因?yàn)閯×覜_擊而被攪亂時(shí)，其中的特殊粒子相互碰撞，形成了對(duì)這種攪動(dòng)的抵抗力。

當(dāng)攪動(dòng)力足夠大時(shí)，這些粒子其實(shí)就已被相互“鎖定”。當(dāng)子彈高速撞擊這種材料時(shí)，“剪切增稠液”防彈衣就會(huì)吸引撞擊能量，并迅速變得極其堅(jiān)硬，從而吸收子彈的沖擊能量。

碳納米管

碳納米管是迄今為止發(fā)現(xiàn)的力學(xué)性能最好的材料之一，有著極高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。其密度只有鋼鐵的六分之一到四分之一，單位質(zhì)量上的拉伸強(qiáng)度，卻是鋼鐵的276倍，彈性模量參數(shù)，碳納米管比凱夫拉強(qiáng)2.4倍，綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前人類發(fā)現(xiàn)和制造的其他任何材料。

防彈效果上主要是體現(xiàn)在彈性模量上，也就是說(shuō)碳納米管纖維盔具或防彈衣比凱夫拉的抗擊強(qiáng)度最起碼高2.4倍。

據(jù)R&D雜志2013年11月5日?qǐng)?bào)道，Garrison Bespoke公司推出了首套時(shí)尚防彈西裝。

此防彈衣是由納米技術(shù)制得的碳納米管構(gòu)成，最初是為在伊拉克的美軍第19部隊(duì)特種兵而設(shè)計(jì)開發(fā)的，專利材料更薄、更柔軟，重量只有傳統(tǒng)防彈衣使用的凱夫拉的一半，而且還可以防刺傷，通過(guò)碳納米管硬化影響防止刀具穿透。

石墨烯

作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”。極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

研究石墨烯防彈衣的科學(xué)家表示，石墨烯制成的防彈衣?lián)碛?倍于現(xiàn)有防彈衣技術(shù)（凱夫拉）的防護(hù)能力。雖然目前石墨烯依然不能單獨(dú)制成強(qiáng)有力的材料，但是能多層復(fù)合到結(jié)構(gòu)材料中，這樣就能制止其受彈擊后向外碎裂的過(guò)程。

石墨烯防彈材料可廣泛應(yīng)用于武裝直升機(jī)防護(hù)裝甲、防彈衣、輕型防護(hù)裝甲、防爆裝備等軍工產(chǎn)品中，在民用防彈材料市場(chǎng)及軍用防彈材料市場(chǎng)均具有廣闊的市場(chǎng)前景。

壓縮玻璃碳

壓縮玻璃碳是一種新型碳材料，具備石墨和金剛石的成鍵特征，是一種由sp2和sp3組成的混合雜化物，具有奇異的性能，密度和導(dǎo)電性與石墨相近。

其壓縮強(qiáng)度明顯高于金屬和陶瓷材料，比強(qiáng)度是碳纖維、聚晶金剛石、碳化硅和碳化硼陶瓷的2倍以上。其硬度與寶石相當(dāng)，可刻劃碳化硅單晶。其局部變形的壓入彈性恢復(fù)率在70%以上，明顯高于金屬和陶瓷材料，甚至高于形狀記憶合金和有機(jī)橡膠。

壓縮玻璃碳集輕質(zhì)、超強(qiáng)、高硬、高彈和良好導(dǎo)電性于一身，具有優(yōu)異的綜合性能和許多潛在應(yīng)用，如軍用裝甲和航空航天等領(lǐng)域。

人造蜘蛛絲

蜘蛛絲的彈性和柔韌性都很好，耐沖擊性強(qiáng)，耐低溫性能好，在-40℃的條件下仍能保持其彈性，是制作防彈衣的立項(xiàng)材料。而且，蜘蛛絲是由蛋白質(zhì)組成，因而是生物可降解的，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

遺憾的是，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的探索，到現(xiàn)在仍無(wú)法大量生產(chǎn)人造蜘蛛絲，且人造蜘蛛絲的強(qiáng)度只能達(dá)到天然蜘蛛絲的1/3，還無(wú)法達(dá)到防彈纖維的要求。但由于蛛絲這種蛋白纖維具有合成纖維一些不具備的優(yōu)點(diǎn)，因此美國(guó)軍方組織仍然在投入經(jīng)費(fèi)持續(xù)這種材料的開發(fā)。

八目鰻粘液