????????警用裝備網(wǎng)訊：?近期，來自美國約翰·霍普金斯大學(xué)的機械工程師們開發(fā)了一種用新的超材料制作防護裝甲的方法——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)該研究團隊的介紹，由此生產(chǎn)的防護裝甲“更輕、更堅固且可以重復(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。

　　美國女兵防彈衣的困境

　　美國女兵的防彈衣一直是一個問題，談到美國大兵，大家想到的應(yīng)該都是五大三粗的大漢，本來確實是這樣的，所以美國軍隊的裝備都是以男性為中心設(shè)計的，防彈衣（包括其他各種防護裝備）也是如此。

　　在以前，這不是一個嚴(yán)重的問題，但隨著美國女兵數(shù)量的逐年增加，這個問題越來越顯著，專門為男兵設(shè)計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裝備直接影響到了她們使用槍械進行射擊的能力。

　　為此，美國軍隊裝備管理部門也是煞費苦心，想了很多辦法來解決這個問題，比如說為女兵單獨設(shè)計一系列的防彈服，并根據(jù)女兵的身型存在的差別采用不同的尺寸設(shè)計，以此來解決女兵防彈衣不合理這一問題。

　　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，但是強度更大，而且具備出色的彈性——用美國研究團隊的話來說就是：這種材料像金屬一樣堅固，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。

　　至少美國女兵不需要再擔(dān)心由于身材的差異而導(dǎo)致防彈衣太緊或者過于寬松影響到裝備操作了。

　　這種液晶彈性體新材料的優(yōu)越性

　　關(guān)于新材料的研究是通過一篇論文展示出來的，這篇論文發(fā)表在今年2月份的《先進材料》雜志上。論文的作者Sung Hoon kang 是一名資深的極限材料專家，他的工作單位就是在美國材料界聲名赫赫的霍普金斯極限材料研究所，該研究所成立于2012年，旨在研究“在極端條件下與材料和結(jié)構(gòu)相關(guān)的科學(xué)機理，研究材料的極限性能”。

　　該研究所涉及的項目主要由美國能源部和國家科學(xué)基金會等組織資助，目前該研究所的很多研究都涉及到各種材料在地幔環(huán)境下的極限特性。

　　地球的地幔顯然是相當(dāng)極端的條件——那里有著地球上最高的溫度和壓力。防彈衣是特殊材料的另一種應(yīng)用領(lǐng)域，雖然和地幔的嚴(yán)酷條件沒法比，但同樣是很極限的環(huán)境：比如說，防彈衣需要吸收子彈的沖擊力，以一種不傷害穿戴者的方式散發(fā)子彈的能力，這也是一種很特別的極限技能。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)這種新材料具備極其強大的能量吸收能力，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。

　　他們之所以由這種材料聯(lián)想到防彈衣主要是因為這種材料具備出色的變形性能，變形是一種抵抗強大沖擊力的主要形式。汽車一般都會設(shè)計“碰撞緩沖區(qū)”，在汽車發(fā)生高速碰撞的時候，這部分區(qū)域就通過自身的變形來吸收沖撞產(chǎn)生的能量，從而盡可能保護車內(nèi)人員的安全，當(dāng)然，事故發(fā)生之后，這一部分是不可能自行恢復(fù)或者說重復(fù)使用的，必須要換新了。

　　現(xiàn)在的許多頭盔都是通過非彈性變形機制消耗沖擊能量的，比如說塑性變形、斷裂和破碎變形。因而，這些材料在一次性使用之后可能會永久損壞，不適合重復(fù)使用。

　　研究人員由此受到了啟發(fā)——既然非彈性材料是不可重復(fù)使用的，那么是否可以用彈性材料做出能夠重復(fù)使用的防護裝備呢？

　　于是研究人員將目光轉(zhuǎn)向了超材料，超材料是一種在微觀尺度上精心設(shè)計的材料，它具備那些簡單的膠合板或者常見合成金屬所不具備的特性，所以，研究人員的目標(biāo)是從原子量級開始構(gòu)建更好的超材料。

　　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，是非常具有實用意義的。

　　在試驗中，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（擴散）沖擊和化解能量，這種方式符合防彈衣設(shè)計所需要的微觀結(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22英里的物體的反復(fù)撞擊。

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