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[军事] 制造更加轻便灵活的防弹衣

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发表于 2012-11-23 11:46 AM | 显示全部楼层 |阅读模式


个世纪以来,人体防护产品的发展始终受到一个常见问题的阻碍:防护产品的保护能力越强,穿戴者的行动就越不方便。从古希腊时期的青铜盔甲到中世纪使用的锁子甲,再到现代使用的避弹和阻燃纤维,个人防护装备对于战场上的士兵来说是福也是祸。

现在,科学家们正在研究使用“非牛顿流体”(non-Newtonian fluids)制造高性能填充物,从而用在轻便、灵活的防护产品中。和水不一样,非牛顿流体可以在遇到外力的时候改变性状,比如在猛烈搅动的情况下变得更加浓稠。

Associated Press
减轻防弹衣的重量可以使警务人员更愿意在执行任务时穿戴它们。图为马萨诸塞州斯普林菲尔德的一位警员身穿一件防弹背心。
硅胶泥玩具Silly Putty就是一个例子。作为一种非常浓稠、缓慢流动的物质,它可以长时间处于流动状态,而在遇到压力的时候,它又会像固体一样断裂或弹跳。

为寻找可用于人体防护装备的新材料,研究人员一直在关注多种非牛顿流体的性状。

将这类物质用于防弹背心和军事装备的想法已经存在多年,现在研究人员除了将这种技术用于专业人体防护装备,还在加大努力将它用于商用产品。这方面的最大潜力被认为存在于保护性运动服装当中。

人体防护装备重量的减轻之所以非常重要,不仅因为它有助于提高军事战斗人员和执法人员的效率,也因为这会鼓励他们在执行任务期间时刻穿戴。

20世纪60年代杜邦公司(DuPont Co.)发明凯夫拉纤维(Kevlar),是现代人体防护装备历史上的一个标志性事件。凯夫拉是一种结构严密、具有阻热性能的合成纤维。

借助于这种材料,防弹背心的重量相比19世纪和20世纪初期铬、钢制造的防弹衣大大减轻。在重量相同的情况下,凯夫拉的防护能力常常是钢板的四到五倍。

20世纪80年代以来,凯夫拉在军事和国安防护装备中无处不在,现在还存在于摩托车服等其他一系列防护产品之中。其他技术也在防护市场上占据了一席之地,比如像锁子甲一样的陶制龙鳞甲(Dragon Skin)。

使用凯夫拉的防护产品可以防止子弹穿透保护层。不过,子弹力道的直接冲击虽有减轻但仍不可低估,它们在这方面的防护能力就要弱一些。

为解决这个问题,这些产品往往都需要在凯夫拉之内加装保护性金属层,以增强防护性能。

由于这种设计,很多执法人员仍然觉得防护装备穿起来又笨重又不舒服,对他们执行日常公务是一种妨碍。

据联邦调查局(Federal Bureau of Investigation)数据,2001年至2010年有541名警察在执行公务期间死亡,其中35.7%的人没有穿戴防护装备。

而将非牛顿流体与凯夫拉或者其他材料结合可以制造出更轻便、更舒适的防弹衣,而且不需要使用额外的金属或陶瓷夹层。

私营和公共部门的公司都在积极将这种技术运用到军事和民用领域,新加坡的初创公司Sofshell Pte. Ltd.就是这样一家企业,该公司是从新加坡政府研究机构A*STAR下属的材料研究与工程研究所(Institute of Materials Research and Engineering)独立出来的。

Sofshell做为一家科学教育拓展机构创办于2009年,该公司试图展示一种非牛顿流体──玉米粉和水混合成的浆糊所具有的抗打击属性,鸡蛋落到这种混合物上不会被打破。

人们不禁会联想到,为什么我们不能复制这种物质的属性,从而为人体或是脆弱的东西在受到突然的撞击时提供保护呢?

Sofshell的联合创始人、公司首席技术官Davy Cheong说,我们从对玉米粉的测试中看到了相当大的潜力,当然我们不能把玉米粉当做产品,所以我们正在寻找其他办法,寻找更好的方式使用这一属性来分散撞击力。

他说,非牛顿流体被应用到防弹衣上可以分散夹层表面受到的冲击力。

Davy Cheong说,我们最初的目标是把该技术应用于保护性材料上,但它的应用领域逐渐转移到运动服方面,以及我们可以在市场上发现的更广泛领域。

Sofshell并非唯一一家研究非牛顿流体所具防护特性的公司。英国防务公司BAE Systems BA.LN和总部设在英国的D3O Impact Protection正在寻求把相关产品推向军用和民用市场。D3O Impact Protection是一家以运动产品为主营业务的公司。

Sofshell的产品叫做ID Flex,去年年末获得了美国国家司法研究所(U.S. National Institute of Justice)颁发的IIIA类证书,这意味着该产品已经经过测试,可以抵御.357 SIG和.44 Magnum手枪的袭击。

Sofshell的联合创始人兼首席执行长Elgin Yap说,该公司正在与客户谈论开发军用产品的可能性。Sofshell这家非上市公司目前仍处在初创阶段,销售额并不高。该公司依然在依靠政府的补贴维持运营,但是它目前正在寻求来自私营领域的投资。

除了应用于战场和警方执行的任务中,ID Flex的开发者认为,该产品最大的商业潜力存在于防护型运动装备领域,并希望在今年年底之前在市场上推出这样一款产品。

该公司希望开发出鞋垫内衬、击剑手套、体操垫、头盔和其他消费产品。

除了保护人身安全的需要,智能手机、平板电脑和数码相机等便携式电子产品的增多,也推动了设备保护外壳市场的发展。Elgin Yap说,现在甚至iPhone对我们来说也有情感价值,而这种技术可以保护所有对我们来说重要的东西。它不只能够保护我们身体的安全。

SAM HOLMES

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