未來戰場上的防彈衣

孫立華

德國總理默克爾身穿防彈衣訪問阿富汗

最近媒體報道稱，克雷格生物技術實驗室已經與美國陸軍簽訂合同，向其提供利用轉基因技術生產的“龍蠶絲”織成的材料薄膜。該實驗室表示，這種材料幾乎與凱夫拉纖維（標準防彈衣材料）一樣堅韌，但卻更輕，彈性也大得多。該轉基因蠶絲產品很可能成為未來防彈衣的主要材料。

從古代鎧甲到現代防彈衣

何謂防彈衣？它是一種能在槍林彈雨中防止槍彈和炮彈碎片穿透的軍服，又稱防彈背心。防彈衣問世已有100余年的歷史，它有連體和分體式多種樣式，保護部位一般在上至喉部、下至襠部的要害部位，也有些國家還裝備了護腿。

人體裝甲的雛形可追溯至遠古，原始民族為防止身體被傷害，曾用天然纖維編織帶作為護胸的材料?，F代的防彈衣是在古代鎧甲的基礎上發展起來的，其防彈效果十分顯著。調查資料表明，在第一次世界大戰中，英國軍隊在戰場上死亡總數的80%是由中速流彈和碎彈片造成的。穿上防彈衣后，可有效地阻擋流彈和碎彈片，傷亡率降低58%。其中胸部受傷造成的死亡率從30%降到8%，腹部受傷的死亡率從39%降到7%，受保護部位負傷率降低了74%。

現代戰爭中的第一代的防彈衣，實際上是在軍服中襯以堅硬的鋼片，它又笨又重而且防彈性能也不強。發明尼龍、玻璃鋼、輕型陶瓷以后，第二代防彈衣重量減輕了，但還是沒有突破老式陳舊的防彈方式。20世紀60年代末， 凱夫拉纖維問世，它不僅代表著合成纖維技術史上一個新的突破，而且也給防彈衣帶來了革命性的飛躍。凱夫拉纖維防彈衣的材料是一種芳香族聚酰胺有機纖維，特點是密度低、重量輕、強度高、韌性好、耐高溫、耐化學腐蝕，絕緣性和紡織性能好，并且易于機械加工和成型。它可在30米處防護手槍的射擊，在200米處防護步槍的射擊。1991年，荷蘭發明了“特沃綸”纖維，并生產出了更輕、更防彈、更透氣的超高分子量聚乙烯防彈衣。美國軍方獲悉后，立即購進其技術和產品，加工研制出了現役美國陸軍所裝備的防彈衣。1998年，英國科學家又發明了一種用從液體水晶中提煉出來的高分子纖維材料。軍方也立即采用了這一最新技術。在這種防彈衣的基礎上，有的軍事專家又添加進了一種能夠有效防止靜電的材料，制成了超級防靜電防彈衣。它不僅能防彈，而且還能在清洗或進出飛機、艦艇、油庫、彈藥庫這類最怕靜電又最易產生靜電火花的場所穿著，萬一不慎發生爆炸，防彈衣也極具防護能力。

各種各樣的防彈衣

根據不同的劃分方法，防彈衣分為很多品種與型號。

從防護等級分，可分為防彈片、防低速子彈、防高速子彈三級。從式樣上分，有背心式、茄克式、套頭式三種。從使用對象分，有地面部隊人員防碎彈片背心、戰車乘員防碎彈片防彈衣、保安防彈衣、要人防彈衣等多個品種。每一個品種又由于穿著對象的不同，因此設計式樣、防彈衣材料的使用都不一樣。以要人防彈衣為例，該防彈衣是國家領導人和政界要人進行公開活動時為防止敵對分子的殺害而穿著的裝備，既要求高防彈性能，又不能太顯眼。要人防彈衣一般設計成西服式樣，防彈層多用軟性材料制成。

從材料看，防彈衣可分為軟體、硬體和軟硬復合體三種。軟體防彈衣的材料主要以高性能紡織纖維為主，這些高性能纖維遠高于一般材料的能量吸收能力，賦予防彈衣防彈功能，并且由于其一般采用紡織品的結構，因而又具有相當的柔軟性，稱為軟體防彈衣。硬體防彈衣則是以特種鋼板、超強鋁合金等金屬材料或者氧化鋁、碳化硅等硬質非金屬材料為主體防彈材料，由此制成的防彈衣一般不具備柔軟性。軟硬復合式防彈衣的柔軟性介于上述兩種類型之間，它以軟質材料為內襯，以硬質材料作為面板和增強材料，是一種復合型防彈衣。

隨著防彈衣技術含量的提高，人們已不滿足于僅考慮防彈衣的防彈性能，輕型、舒適、方便的防彈衣成為使用者和生產者共同追求的目標。目前，防彈衣的總重量一般控制在10千克以內。當今最著名的幾種防彈背心的重量都成功地控制在3～5千克之間。

結構與材料——防彈衣的技術核心

防彈衣的結構主要由衣套和防彈層兩部分組成。衣套常用化纖織物制作，起覆蓋和保護防彈層的作用，有的衣套也有一定的防彈作用。防彈層用金屬、玻璃鋼、陶瓷、尼龍、凱夫拉纖維等硬質和軟質材料復合制作，使彈頭、彈片彈開或嵌住，并消釋子彈、彈片的沖擊動能，對人體起保護作用。衣套由過去單一的覆蓋防彈層的作用，發展到今天的具有防火、防水、偽裝等功能的高性能防彈衣套。

防彈材料的發展經歷了一個漫長的歷史過程。盡管防彈材料五花八門、品種繁多，但歸納起來，只有金屬（包括合金材料）、玻璃鋼、陶瓷、尼龍、碳化硅和凱夫拉纖維六大類。其中，后三種是軟性防彈材料，具有許多優良性能，已逐漸代替前三種剛性材料。尼龍是軟性防彈材料，采用多層高強尼龍布，可有效防御手槍子彈和沖鋒槍子彈，重量較輕。碳化硅纖維是一種無機纖維，它具有特別大的彈性，受到沖擊時產生撕裂而吸收彈片的能量，削弱碎彈片對人體的傷害。凱夫拉纖維具有耐高溫、剛性大的特點，其強度是鋼的5倍，采用這種材料制成的防彈衣，防彈效果較好，穿著較舒適。當子彈或碎彈片射到凱夫拉纖維層時，它的高強度能擋住子彈，纖維本身受力變形消耗掉子彈或彈片的動能，從而保護了穿用者的安全。

最近，超高分子量聚乙烯材料也開始用于防彈層。尼龍、凱夫拉纖維、超高分子量聚乙烯均是以柔軟的織物或是浸漬了樹脂類化學物質的織物制作防彈層，其防彈的機理是相同的：利用它們的強度抵御子彈或碎彈片，抵御不了時，纖維扭曲變形嵌住子彈或碎彈片，第一層擋不住，還有第二層，頗有一點前仆后繼的味道。

新型防彈衣——戰場上的“保護神”

那么，未來戰場上我們將會看到哪些防護力更強、更先進、更具創新性的防彈衣呢？

1.防電子防彈衣 這種防彈衣不僅能防彈，而且捕捉到來襲炮彈所發出的信號以后，還能立即進行處理，并在幾微秒之內對信號進行修改，并發送出去，使來襲炮彈引信受騙上當，在距離幾百米的地方就誤認為已到達了應該引爆的高度，從而提前爆炸。它不僅能對付單發炮彈，而且可對付多發炮彈來襲。

2.蜘蛛絲防彈衣 蜘蛛絲被認為是制作防彈衣的優良材料，只是目前由于大規模養殖蜘蛛的一系列問題尚未解決，還不具備實用價值。在美國南部的佛羅里達州和許多拉美國家，生活著一種別名叫作“金眼”的蜘蛛，體型較大，素以結網粘捕飛鳥而著稱。近年來，美國軍方對這種蜘蛛進行了大量研究，發現它的絲有著非常好的力學性能，強度和彈性俱佳，是制作防彈衣物極為理想的材料。用它制作的防彈衣，重量將更輕，防彈性能將更好。目前，美國正在研究利用人工方法生產蜘蛛絲，采取生物基因工程技術生產絲纖維蛋白物，與蜘蛛絲進行混合，生產出制作防彈衣的材料。另外，我國成都一家公司最近正研制開發OEM1基因桑樹工程和轉蜘蛛絲蛋白基因工程。高含蜘蛛絲蛋白的新家蠶絲可成為制作新型防彈衣的材料。把蜘蛛蛋白基因移植到家蠶身上，這是家蠶養殖上的重大突破，推動了絲質防彈衣的發展。

3.仿生防彈衣 這種防彈衣采取具有松塔和鹿角等生物屬性的材料制作而成。穿上這種防彈衣的士兵，將可以抗風雨、防子彈。這是因為松塔能有效地對付潮濕，而當大氣濕度下降，松塔的鱗狀葉子便會自動張開進行“呼吸”?；诖?，利用類似松塔結構的人造纖維系統，組成新的纖維結構，以適應外界自然條件的變化。

4.高科技輕型防彈衣 在現代戰場上，士兵要面臨更多新式輕武器的威脅，防彈衣變得更為重要。為了解決這個問題，經過研究，美國陸軍和海軍陸戰隊推出了一種新型防彈背心，它采用先進的復合材料，重量大幅度減輕，比美軍目前使用的防彈背心減輕了4.5千克;而且防護效果較好，可抵御7.62毫米槍彈的正面射擊。另外，該防彈背心可根據執行任務的不同方便地進行定制。一般情況下，如士兵在維和行動中執行巡邏任務，可穿著標準的型號，能有效抵御9毫米槍彈的射擊;在執行更加危險的作戰任務時，士兵可在防彈背心上加裝額外的裝甲片，能抵御7.62毫米步槍彈的多點射擊，防護效果大大加強。

5. “液體裝甲”防彈衣 為了增強美軍士兵在戰場上的機動性與靈活性，美國軍方此前一直在致力于開發一種更輕、更方便的“液體裝甲”防彈衣。一旦這種新型的“液體裝甲”防彈衣研制成功，士兵在執行作戰任務時將會非常靈便，防彈衣將不會阻礙他們快速行進以及準確瞄準目標?！耙后w裝甲”的關鍵成分是一種名為“剪切增稠液體”的物質。剪切增稠液體由懸浮在聚乙二醇（一種液體）中的堅硬粒子組成。聚乙二醇是無毒的，能適應的溫度范圍很廣。極其細小、堅硬的硅微粒是剪切增稠液體的另一種成分。這種流動性很強的液體和堅硬的微粒結合后，能形成一種性能不同尋常的材料。美國陸軍研究實驗室負責該項目的工程師透露說，剪切增稠液體非常容易變形，會像液體一樣流動;然而，一旦子彈或彈片擊中背心，它就會變成一種堅硬的材料，阻止子彈擊穿士兵的身體。制作“液體裝甲”時，凱夫拉纖維背心的每一層都用剪切增稠液體浸透。凱夫拉纖維織物本身也具有一定的防彈功能，用剪切增稠液體浸泡后的凱夫拉纖維織物可以像其他任何一種織物一樣浸濕和縫制。

除了保護士兵的生命之外，凱夫拉纖維背心中的“液體裝甲”還可以用于執法人員，監獄警衛和普通警官都可以從這種技術中獲益?！耙后w裝甲”的防刺能力遠遠強于傳統的防彈背心，這種能力對于監獄警衛尤其重要，因為他們經常受到手工制作的尖銳武器的襲擊。

【責任編輯】張小萌