防弹服装的防弹原理及发展历程的可研报告

第一节 防弹服装的简介

防弹服装是一种防止流弹或弹片伤害人体重要部位的特种服装,其外观与普通服装区别不大,但内层特殊的材料及构造却能够在危急时刻抵御弹头,保护值勤民警的生命。作为特种服装,由于特殊的功能要求,其防御性能是首要的,而且,防御性能很大程度上决定其活动性能、穿着舒适性等。不同种类的防弹服装性能也各不相同。（可研报告）

第二节 防弹服装的防弹原理

防弹服装的防弹层是用金属、陶瓷片、玻璃钢、尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维、液体防护材料等材料，构成单一或复合型防护结构。防弹层可吸收弹头或弹片的动能，对低速弹头或弹片有明显的防护效果，在控制一定的凹陷情况下可减轻对人体胸、腹部的伤害，从而达到防弹的效果。

防弹服装的防弹机理从根本说有两个：一是将弹体碎裂后形成的破片弹开；二是通过防弹材料消释弹头的动能。美国在二三十年代研制出的首批防弹服装是靠连在结实衣服内的搭接钢板提供防护的。这种防弹服装以及后来类似的硬体防弹服装即是通过弹开弹头或弹片，或者使子弹碎裂以消耗分解其能量而起到防弹作用的。以高性能纤维为主要防弹材料的软体防弹服装，其防弹机理则以后者为主，即利用以高强纤维为原料的织物“抓住”子弹或弹片来达到防弹的目的。研究表明，软体防弹背心吸收能量的方式有以下五种：

（1）织物的变形：包括子弹入射方向的变形和入射点临近区域的拉伸变形；

（2）织物的破坏：包括纤维的原纤化、纤维的断裂、纱线结构的解体以及织物结构的解体；

（3）热能：能量通过摩擦以热能的方式散发；

（4）声能：子弹撞击防弹层后发出的声音所消耗的能量；

（5）弹体的变形。为提高防弹能力而发展起来的软硬复合式防弹服装，其防弹机理可以用“软硬兼施”来概括。子弹击中防弹服装时，首先与之发生作用的是硬质防弹材料如钢板或增强陶瓷材料等。在这一瞬间的接触过程中，子弹和硬质防弹材料都有可能发生形变或断裂，消耗了子弹的大部分能量。高强纤维织物作为防弹服装的衬垫和第二道防线，吸收、扩散子弹剩余部分的能量，并起到缓冲的作用，从而尽可能地降低了非贯穿性损伤。在这两次防弹过程中，前一次发挥着主要的能量吸收作用，大大降低了射体的侵彻力，是防弹的关键所在。

第三节 防弹服装的发展历程

防弹服装发展至今已出现了三代：第一代为硬体防弹服装，主要用特种钢、铝合金等金属作防弹材料。这类防弹服装的特点是：服装厚重，通常约有20千克，穿着不舒适，对人体活动限制较大，具有一定的防弹性能，但易产生二次破片。

第二代防弹服装为软体防弹服装，通常由多层Kevlar等高性能纤维织物制成。其重量轻，通常仅为2～3千克，且质地较为柔软，适体性好，穿着也较为舒适，内穿时具有较好的隐蔽性，尤其适合警察及保安人员或政界要员的日常穿用。在防弹能力上，一般能防住5米以外手枪射出的子弹，不会产生二次弹片，但被子弹击中后变形较大，可引起一定的非贯穿损伤。另外对于步枪或机枪射出的子弹，一般厚度的软体防弹服装难以抵御。

第三代防弹服装是一种复合式的防弹服装。通常以轻质陶瓷片为外层，Kevlar等高性能纤维织物作为内层，是防弹服装主要的发展方向。碳纳米管进入应用领域，制造“拉不断”的绳子、“扯不破”的纤维布、“打不透”的防弹服装。碳纳米管是迄今为止发现的力学性能最好的材料之一，有着极高的拉伸强度和断裂伸长率。其密度只有钢铁的六分之一到四分之一，单位质量上的拉伸强度，却是钢铁的276倍，弹性模量参数，碳纳米管比凯夫拉强2.4倍，综合性能远远超过目前人类发现和制造的其他任何材料。防弹效果上主要是体现在弹性模量上，也就是说碳纳米管纤维盔具或防弹服装比凯夫拉的抗击强度最起码高2.4倍。

总体来说，防弹材料的开发在朝着舒适轻量、全方位防护和仿生化的方向快速发展。新材料的不断出现，为防弹材料的开发提供了越来越多的可能，不同的新材料，也总有最适合的应用形式和场所。

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