寻找“最强贴身铠甲”
■邢 哲 梁 帅 尚晓伟
前不久，俄罗斯军方透露，他们将为步兵和特种部队配发新款索特尼克战斗系统。值得关注的是，这款系统中的新型防弹衣能够有效防御大口径子弹。
自防弹衣诞生之日起，各国科学家一直尝试对防弹衣材料和工艺进行创新升级。如今，越来越多防护力强、重量轻、综合性好、舒适耐用的新型防弹衣相继诞生，成为世界各国军人的“标配”。
互联网上，搜索“防弹衣”这个关键词，可以查找到液体防弹衣、蜘蛛丝防弹衣、防电子防弹衣等新型装备。那么，这些先进防弹衣是如何防弹的？是否真的刀枪不入？它的“罩门”又在哪里？本文将为您答疑解惑。
俄军某型防弹衣。资料照片
减重强能，“量身订制”防弹衣
有矛就有盾。面对快如闪电的子弹，防弹衣应运而生。
防弹衣，被誉为“最强贴身铠甲”。早期，防弹衣的材质大多采用钢板，虽然能有效防御子弹射击，减少士兵伤亡，但数十公斤的“负重”让士兵苦不堪言。
战场上，高速旋转的子弹击中铁甲，会对士兵的内脏和骨头造成很大冲击。士兵穿上如此笨重的防弹衣，常规战术动作很难完成。有数据显示，穿上10公斤重的防弹衣，士兵机动作战能力会降低30%以上。
于是，各国科学家对防弹衣如何“减重强能”这一课题展开研究。防弹衣的材料选择至关重要。科学家尝试在保证防护性的同时，尽可能地为防弹衣“减重”。
19世纪60年代，科学家用10层以上的棉花纤维制造出“棉质背甲”，这种软甲在实战中防御效果良好。此后，美国科学家齐格伦发明了“丝绸防弹衣”，尽管价格不菲，但依然受到各国买家追捧。
随着科技飞速发展，美军装备研究部门通过试验多种材料后发现，锰钢不仅兼具“硬”和“轻”两大优势，而且价格便宜，是用来制造防弹衣的绝佳材料。
20世纪70年代，凯夫拉防弹衣问世。这种防弹衣材料强度是同等质量钢铁的5倍，密度仅为钢铁的五分之一。试验表明，凯夫拉防弹衣吸收弹片动能的能力是尼龙的1.6倍、钢的2倍，一件重1.8公斤的凯夫拉防弹衣能抵挡0.44毫米口径手枪子弹的近距离射击。
不止减重，还要强能。俄罗斯加固复合高强度材料中心研发出能够“水上漂”的防弹衣，并将其命名为“两栖”。这种防弹衣在护甲外添加了可漂浮的衬板，确保全副武装的士兵能够实现水中漂浮；英国防务科技实验所牵头研发出一款新型陶瓷防弹衣，在确保优质防护的前提下，进一步增强了防弹衣的柔韧性，使士兵在战场上的战术动作更加灵活。
此外，“量身订制”让防弹衣个性更加鲜明。有的国家针对女性设计出女士防弹衣，与男士防弹衣相比，这种防弹衣更贴合女性身材，具有良好的包裹性和强劲的防御力。
“身体娇贵”，防弹衣并非刀枪不入
如果你认为穿上防弹衣就有了“金钟罩”，那就大错特错了。目前，世界上没有哪一款防弹衣是完美无缺的，它们都有自己的“罩门”。
防弹衣并非刀枪不入，它只能防御一些口径较小的子弹，对于口径较大的榴弹，以及非致命性的烟雾弹和闪光弹等，防护效果并不理想。
战场上，穿戴防弹衣的士兵有可能反复中弹。特别是软质防弹衣被子弹第一次击中后，相应部位纤维会拉伸或者断裂，对连续射击的子弹无法形成有效防御。
我们知道，防弹衣的工作原理是通过防弹板的碎裂吸收子弹动能。防弹板受到冲击后，会造成相应部位大面积破损，影响防弹衣的防护性能。当防弹衣受到子弹连续射击时，防弹板通常会偏离原位，一定程度上影响防弹衣的防护性能。
2003年，国外一名警察在抓捕毒贩时，不幸中弹，弹头击穿软质防弹衣并打入腹部。当时，这名警察身着的防弹衣由100%泽隆材料制成，具有防护性好、重量轻、穿着舒适方便等优点。按理说，这种防弹衣不会被轻易击穿，但为什么会发生这样的后果呢？
经过调查发现，这名警察的防弹衣泽隆纤维发生老化，防护能力下降约30%。
事实上，防弹衣是一种“娇贵”装备。无论是凯夫拉还是泽隆，都属于人工合成的化学纤维，在日常使用过程中，很容易发生自然老化现象。一方面，在阳光直射情况下，化学纤维老化过程会大大加快，当照射达到一定时间后，材料的抗张强度会急剧下降；另一方面，化学纤维的寿命还与环境温度有关，特别是受到弹头的巨大冲击后，局部温度陡然升高，防护性能骤减。
要想使防弹衣时刻保持“战备状态”，需要将老化严重的防弹衣及时更换，使用者也要定期对防弹衣进行维护保养，做好防潮防晒等保护措施。
目前，世界上防弹衣种类繁多，其中最常见的是凯夫拉防弹衣。尽管它在防护低速枪弹和爆炸破片方面有着不俗表现，但遇到步枪发射的高速子弹时，防护上往往“力不从心”。
国外通常会对防弹衣防护性能进行分级。国际上常用的NIJ标准，将防弹衣防护性能从低到高划分为6个等级，每个防护等级对应不同类型口径子弹。其中，最高防护等级的防弹衣能够抵挡射速高达850米/秒的子弹，防护效果惊人。
创新混搭，液体防弹衣的“科技范”
你相信防弹衣的重量能够比纸还轻，硬度却比金刚石还硬吗？
科学家曾做过一次微观弹道试验：一颗微小的硅粒，以3000米/秒的速度射向单层石墨烯。惊人的是，这种蜂巢形结构的材料可以迅速分散硅粒冲击力，并能够中断穿过材料的外展波，承受冲击能力比普通材料更强。
迄今为止，石墨烯是自然界最薄、强度最高的材料，它的断裂强度比最好的钢材还要高出200倍，能够代替凯夫拉、芳纶等材料。石墨烯材料不仅能够轻松抵挡子弹，还能大幅减轻士兵的战场负重。
看到这里，或许你会赞叹石墨烯材料是如此“高大上”，但科学家创新的脚步并没有停歇。最近，英国一家公司推出了一款液体防弹衣，防护效果远强于传统防弹衣，而且更轻、更具柔韧性，所用材料是纤维和液体。
我们知道液体是柔软、流动的，而铠甲则是坚硬、牢固的，这两个“小伙伴”怎么才能很好结合在一起呢？这要从一种特殊的液体说起——
由牛顿黏性定律可知，液体的黏度值是恒定不变的，比如水、酒精等液体被称作牛顿流体。那么，非牛顿流体就是不满足牛顿黏性定律的液体，它的黏度值则是一个变化量。这就体现了非牛顿流体的重要特性：流体的黏度值会随着压力和冲击力的增加而增大。
在设计制造防弹衣时，这家公司创新采用一种名为“剪切增稠液”的液体，这种液体中自由悬浮着许多特殊粒子。当子弹高速撞击这种材料时，“剪切增稠液”中的粒子就会吸收撞击能量，并迅速变得极其坚硬，从而起到阻挡子弹的作用。这种液体与凯夫拉纤维搭配使用，能产生“1+1＞2”的效果。
为满足未来战场需要，科学家还将各种新型防弹衣与单兵模块化设备进行有机结合。他们的普遍做法是在防弹衣上设计模块化接口，可以放置子弹袋、手榴弹袋等单兵武器。有的还别出心裁地在后背位置安装可抓握条带，确保士兵在受伤或失去行动能力后，能够被战友及时拖至安全地带。
相信，乘着“科技东风”，未来防弹衣会朝着“更硬、更轻、更强”的目标迈进，成为名副其实的士兵“护身符”。
