這些新型防彈材料能改變未來嗎

????????警用裝備網(wǎng)訊：防彈衣是軍事人員和警務(wù)人員執(zhí)行任務(wù)時，重要的保障裝備。近年來，隨著各種新型材料的出現(xiàn)，防彈衣的重量越來越輕，性能越來越好。開發(fā)、找到更好的防彈材料，也成為各國科學(xué)家的重點(diǎn)工作之一。

　　芬蘭：蘑菇也能防彈

　　芬蘭科學(xué)家揭示了木蹄層孔菌擁有非凡的機(jī)械性能和超輕“體重”背后的秘密。結(jié)果顯示，這種蘑菇復(fù)雜的結(jié)構(gòu)可被模仿，取代塑料制成超輕的高性能材料，用于研制運(yùn)動設(shè)備和防彈衣等。

　　研究表明，木蹄層孔菌的子實(shí)體是一種功能分級的材料，具有三個不同的層。菌絲體網(wǎng)絡(luò)是所有層中的主要成分，但每一層中菌絲體都表現(xiàn)出非常獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)特的方向、縱橫比、密度和分枝長度。細(xì)胞外基質(zhì)充當(dāng)增強(qiáng)黏合劑，在數(shù)量、聚合物含量和互連性方面，每一層都有所不同。

　　研究顯示，木蹄層孔菌的結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特，因此它可被修改，以創(chuàng)建擁有不同性能的多種材料，這些材料的性能超過了大多數(shù)天然和人造材料。

　　最新結(jié)果首次顯示了木蹄層孔菌在整個進(jìn)化過程中復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、化學(xué)和機(jī)械特征，這些特性協(xié)同作用，可創(chuàng)造出一種全新的高性能材料。研究結(jié)果有望催生下一代堅(jiān)固、輕質(zhì)的可持續(xù)材料，用于研制抗沖擊植入物、運(yùn)動設(shè)備、防彈衣、飛機(jī)外殼、電子設(shè)備或擋風(fēng)玻璃表面涂層等。

　　英國：防彈蛋白質(zhì)

　　英國肯特大學(xué)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種新的減震材料并獲得了專利，這種材料可徹底改變國防和行星科學(xué)領(lǐng)域。這種新型的基于蛋白質(zhì)的材料家族被命名為踝蛋白沖擊吸收材料（TSAM），代表了已知的第一個能夠吸收超音速射彈沖擊力的合成生物學(xué)材料，為開發(fā)下一代防彈裝甲和彈丸捕獲材料打開了大門，從而能夠研究太空和高層大氣中的超高速撞擊。該研究發(fā)表在最近的bioRxiv預(yù)印本網(wǎng)站上。

　　研究人員解釋說，對細(xì)胞天然減震器踝蛋白（Talin）的研究表明，該分子包含一系列二元開關(guān)結(jié)構(gòu)域，這些結(jié)構(gòu)域在張力下打開，并在張力下降后再次折疊。這種對力的反應(yīng)使踝蛋白具有分子減震特性，保護(hù)人體細(xì)胞免受較大力量的影響。將踝蛋白聚合成TSAM時，踝蛋白單體的減震特性賦予了材料令人難以置信的性能。

　　研究團(tuán)隊(duì)展示了TSAM的實(shí)際應(yīng)用，這種水凝膠材料經(jīng)受住了1.5公里/秒的超音速撞擊，這要比太空粒子撞擊自然和人造物體的速度（通常大于1公里/秒）以及槍口速度（通常在0.4-1.0公里/秒間）都要快。該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)TSAM不僅可吸收玄武巖顆粒（直徑約60微米）和較大的鋁彈片的沖擊，還可在沖擊后保存這些顆粒和碎片。

　　如果將TSAM結(jié)合到新的裝甲設(shè)計(jì)中，或可成為這些傳統(tǒng)技術(shù)的替代品，提供更輕、更耐用的裝甲，保護(hù)穿戴者免受更廣泛的傷害，包括由沖擊引起的損害。

　　美國：液晶防彈材料

　　近期，來自美國約翰·霍普金斯大學(xué)的機(jī)械工程師們開發(fā)了一種用新的超材料制作防護(hù)裝甲的方法--利用一種依賴于復(fù)雜液晶結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)彈性材料來制造防彈衣。根據(jù)該研究團(tuán)隊(duì)的介紹，由此生產(chǎn)的防護(hù)裝甲“更輕、更堅(jiān)固且可以重復(fù)使用”。

　　這可能是美國軍用防彈衣領(lǐng)域的游戲規(guī)則改變者，它不僅將大幅提升美國軍用防護(hù)裝甲的防御值，同時還能在某種程度上解決長期困擾美國軍方的缺乏女款防彈衣的困境。專門為男兵設(shè)計(jì)的防彈衣對于女兵來說，不僅是尺寸不符合--包括胸部、手臂連接處、腰部--等多個部位的設(shè)計(jì)對于女兵而言都很不友好。除此之外，這些防彈衣的重量大多數(shù)還不夠輕，有不少美國媒體已經(jīng)報(bào)道過美國女兵對這些防彈衣的抱怨，有些美國女兵甚至認(rèn)為這些過于笨重的防護(hù)裝備直接影響到了她們使用槍械進(jìn)行射擊的能力。

　　如今這種新材料的出現(xiàn)，似乎在某種程度上能夠解決這一問題，畢竟這種材料比傳統(tǒng)的凱夫拉裝甲纖維材料質(zhì)地更輕，但是強(qiáng)度更大，而且具備出色的彈性--用美國研究團(tuán)隊(duì)的話來說就是：這種材料像金屬一樣堅(jiān)固，但像泡沫一樣輕--用來制造防彈衣的話，能夠更好地處理不同身材之間的差異，從而打造出通用性更好的防彈衣，并且能減輕負(fù)重過大對于美國女兵的困擾。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)這種新材料具備極其強(qiáng)大的能量吸收能力，一開始被工程師們考慮應(yīng)用到頭盔和汽車的保險(xiǎn)杠中，后來才被霍普金斯極限材料研究所的成員們研究在防彈衣領(lǐng)域的應(yīng)用可能性。

　　這種材料的關(guān)鍵是“彈性屈曲失穩(wěn)”，你可以把它當(dāng)成一種原子級別的反彈--先想象一下一個大彈簧，它在壓力下彎曲，然后又回到了原來的形狀--這里的屈曲的概念不是那種變形會永久性改變材料的意思，它指的是這種材料可以儲存來自沖擊的能量，并在之后將其釋放，從而使材料“彈回”到它的原來的形態(tài)。

　　研究人員認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)的能量吸收機(jī)制是可伸縮和可逆的，這使得這種材料可以重復(fù)使用，對于防彈衣而言，這一點(diǎn)更有積極意義，比如說在戰(zhàn)場上，防彈衣受損是很常見的事情，如果說受損了就變形失效了，那么防彈衣的作用就會變得很有限，如果說受損了之后很快就能恢復(fù)使用能力，那么對于提升士兵的戰(zhàn)場生存能力而言，是非常具有實(shí)用意義的。在試驗(yàn)中，研究小組制造了一種叫做液晶彈性材料的超材料，這些材料以一種更理想的方式緩和（擴(kuò)散）沖擊和化解能量，這種方式符合防彈衣設(shè)計(jì)所需要的微觀結(jié)構(gòu)。在測試的時候，研究人員確認(rèn)這種材料能夠很好地承受重量在4磅到15磅之間、時速高達(dá)22英里的物體的反復(fù)撞擊。

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