一种新型凯夫拉纤维旨在用更少的材料阻止子弹

它还不至于达到《疾速追杀》中主角服装的程度,但这种新型纤维比前代产品更强韧。
新型凯夫拉面料。杜邦公司

防弹衣有一个明确的目的:阻止子弹,或者爆炸产生的碎片,刺穿其后脆弱的人体组织。但穿戴它并非易事,其重量是以磅计算的。例如,用于软质防弹衣的传统凯夫拉面料每平方英尺约重 1 磅,而完成这项任务所需的面积不止一平方英尺。

但一种新型凯夫拉纤维即将问世,它的目标是与原有材料一样能够抵御弹体,同时更薄、更轻。它不会被裁剪成《疾速追杀》风格的服装,那属于好莱坞的范畴,但生产商杜邦公司表示,它的重量减轻了约 30%。如果普通凯夫拉每平方英尺的重量约为 1 磅,那么这种新材料每平方英尺的重量约为 0.65 至 0.7 磅。

杜邦公司全球部门负责人 Steven LaGanke 表示:“我们发明了一种新的纤维技术。”

以下是关于防弹材料工作原理的通用知识,以及这种新材料有何不同。

防弹层需要完成两项任务:确保子弹无法穿透它,同时吸收其能量——并将能量转化为子弹本身,理想情况下子弹撞击时会变形。该公司全球技术经理 Joseph Hovanec 解释说,一层能够挡住子弹,但在被棒球击中后却像一张松散的网一样工作的面料是不可取的。“你也不希望这张网完全张开,因为那样的话,子弹就会穿透你的身体。”

Hovanec 说,关键在于纤维的强度,再加上“它们不会伸长太多”。“正是这些纤维的阻力,会因为动量巨大(或动能)而使子弹变形。所以你实际上是抓住了子弹,能量被用于使子弹变形,而不是破坏纤维。”他说,子弹应该会“蘑菇化”。这里有一个模拟视频

凯夫拉(Kevlar)是一种名为对位芳纶的合成纤维,它并非市面上唯一的对位芳纶:另一种可用于防弹衣的对位芳纶称为芳纶(Twaron),由 Teijin Limited 公司生产。一些防弹衣也由聚乙烯(一种塑料)制成。

该公司称为 Kevlar EXO 的新型凯夫拉纤维,也属于芳纶纤维,但与原有凯夫拉略有不同。普通凯夫拉由两种单体(一种分子)组成,而新型凯夫拉则多一种单体,共三种。“第三种单体使我们在最终的纤维中能够获得更强的分子排列,从而赋予我们比传统芳纶、凯夫拉或聚乙烯更强的强度,”Hovanec 说。

总的来说,防弹衣在美国需要符合美国国家司法研究所的特定标准。新型凯夫拉的目标是,由于它更强韧,在用于防弹衣时可以使用更少的厚度来达到相同的标准。例如,普通凯夫拉的厚度约为 0.26 或 0.27 英寸,而新材料的厚度可能薄至 0.19 英寸,Hovanec 说。“这是材料厚度上一个显著的减少。”

Hovanec 说,由凯夫拉或芳纶等材料制成的弹道防护层只是防弹衣的一个组成部分。“有弹道(防护),然后弹道层被封装在保护层中,接着外面还有一层织物。”“当你最终看到成品时,它上面还有很多附加材料。”

 

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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