防彈領域黑科技!液態防彈衣!
液體防彈衣(Liquid body armor)又叫"防彈蛋奶糊",是由特殊液體材料剪切增稠液體製作而成。這種特殊液體材料在受到子彈撞擊以後也會迅速變厚變硬。
防彈蛋奶糊
BAE公司研發人員將這種液體材料灌輸至美國杜邦公司生產的多層卡夫拉爾(Kevlar)纖維中間,然後用這種"複合材料"製作成新型防彈衣。卡夫拉爾纖維目前被全世界公認為製作避彈衣的最佳材料,一件普通防彈衣一般由數十層凱夫拉縴維和陶瓷板材構成,其堅韌度是鋼鐵的5倍多。不過由於它過於沉重,穿戴者的行動受到很大限制。"液體防彈衣"的重量僅有普通防彈衣的一半,因此它更輕便、更實用。
2013年11月14日,中物功能材料研究院成功研製了液體防彈衣,這種液體防彈材料(TBS)是我國新材料領域的一個革命性重大突破,達到世界領先水平,填補了國內空白,打破了國際壟斷,使我國成為世界上繼美國和英國之後第三個掌握該項技術的國家。
新水平
據該項目研發團隊帶頭人,中國工程物理研究院研究員鍾發春博士介紹,該技術研製成功並完成中試,已在深圳啟動產業化建設。中試試驗表明,用該材料製作的防彈衣比傳統防彈衣的厚度減少45%,防彈性能提升30%左右。
2015年,波蘭一家防彈衣研究生產機構的科學家們正致力於將一種遇衝擊時可以變硬的"神奇液體"用在他們的產品中。4月,來自波蘭的Moratex安全技術學會堅信液體能夠帶來更好的效果,最新測試的Shear-Thickening液體(簡稱STF)相比較傳統防彈材料不僅更輕更靈活,且在抵禦子彈射擊上提供更加堅硬的防護。
新型技術
液體防彈衣的主要成分是一種特製"剪切增稠液體"(STF),該液體防彈衣物質含有大量懸浮在無毒聚乙烯醇流體中的硬質納米級硅膠微粒。據負責該型研發項目的埃利項目的埃利克·魏特茲爾博士介紹,正常情況下STF就像其他液體一樣,很柔軟,可以變形。一旦彈片或彈頭觸到它,這種液體就能瞬間轉變成一種硬質材料,阻止彈體穿過。
液體防彈材料(TBS)是一種無毒無污染,不易燃易爆的新型納米智能材料,全球只有美國和英國研製完成該項技術並開始投入應用。正常情況下,該材料像其他液體一樣,具有柔軟性可變形等特點,一旦遇到彈片或彈頭等外力衝擊時,瞬間轉變成為一種硬質材料,阻止其穿過,從而實現防彈、防刺、減震等功能。
該材料可廣泛用於國防軍工,滿足尖端武器的研製需要,還可在更廣泛的領域投入應用,包括防護裝備、塑形緩衝、減震器、高速列車、生產機床、土木工程、體育器材等。
製作過程
第一種液體是剪切增稠液體(STF),當它遇到機械應力或者剪切時,就會變得如同固體一般堅硬。換句話說,在沒有外力作用前,它像液體一樣流動,但被其他物體強烈地撞擊或者搖動後,它會在幾毫秒內變硬。
用STF製作防彈衣時,研究人員首先用酒精稀釋液體,然後將凱夫拉縴維泡在稀釋後的液體中,再放進烤箱中蒸發掉酒精。這樣STF就滲入凱夫拉縴維中,而纖維也適時地固定住這種充滿粒子的液體。當一個物體敲擊凱夫拉縴維時,液體會立刻變硬,讓凱夫拉縴維更牢固。變硬只是幾毫秒內的事,很快,這件防彈衣又變得柔韌了。
第二種可以加固凱夫拉防彈衣的材料是磁流變液體(MRF)--一種充滿鐵粒子的油狀物。通常,液體中的表面活性劑環繞著粒子,並保持它們懸浮在液體中。一般來說,鐵粒子佔總液體容量的20%-40%。
鐵粒子非常小,只有3-10微米。不過,它們對液體的黏滯度有很大的影響。在磁場環境下,粒子排成一列,液體迅速變得濃稠。名詞"磁流變液"就是來自於這種效果。磁力可以同時改變磁流變液體的形狀和黏度。
當沒有電流流過電線時,防彈衣會很柔韌,但是打開開關後,電流開始在電線中流動,製造出一個磁場,這個磁場會立刻使防彈衣變得更硬、更堅固。將開關撥到相反的位置後,電流停止流動,防彈衣變回柔韌。
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