戰(zhàn)場“鐵布衫” ——漫談軍用防護材料的應用

　　戰(zhàn)場“鐵布衫”

　　——漫談軍用防護材料的應用

　　■劉一澳 林驥飛　　

使用功能性防彈涂層的裝甲車。

　　近日，國外某科普節(jié)目對一種聚脲防護材料的測試視頻引起關(guān)注。視頻中，測試人員使用斧頭對準一顆表面涂有聚脲涂層的西瓜用力砍下，西瓜不僅表面完好無損，甚至還像彈球一般彈了起來。看似魔術(shù)般的表演，背后隱藏著軍用防護材料的科學密碼。

　　神奇的防護涂層

　　聚脲是由異氰酸酯和氨基化合物組份反應生成的一種彈性體物質(zhì)，具有防腐、防水、耐磨等特性。聚脲通過噴涂的方式附著在裝備表面，硬化后形成一層保護膜，通常用作坦克底盤、防彈頭盔的防護涂層。

　　從防護原理看，聚脲通過吸收并分散沖擊能量的方式，達到抗撕裂與抗穿刺效果。當沖擊力作用于裝備表面時，聚脲涂層中的聚脲分子鏈通過形變吸收沖擊能量，同時通過回彈將沖擊能量分散至更大范圍內(nèi)，避免裝備局部受到破壞。由于聚脲的分子結(jié)構(gòu)具有高交聯(lián)密度，因此這種涂層可承受的撕裂強度遠超普通塑料和橡膠。

　　聚脲通過吸收并分散沖擊能量的方式，避免物體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，但它并不能完全吸收沖擊能量，部分沖擊能量仍會穿透涂層抵達物體內(nèi)部。另一測試顯示，采用聚脲涂層包裹的物體從高空拋下，落地的一瞬間，內(nèi)部所受沖擊能量已遠遠超出物體的承受極限，因此物體內(nèi)部會出現(xiàn)不同程度的受損情況。

　　軍用防護材料有哪些

　　如果對當前常用的軍用防護材料進行分類，大致可以分為3類。

　　一是硬質(zhì)材料，例如陶瓷和高強度合金鋼。陶瓷包括碳化硅、碳化硼等，具有密度低、硬度高等特點，能有效防御高速彈丸的打擊，分散其沖擊力，可廣泛用于坦克裝甲、直升機機體防護和防彈插板。例如，美軍在伊拉克戰(zhàn)場上廣泛使用的ESAPI防彈插板，采用碳化硼陶瓷材料制成，防彈等級Ⅳ級，對7.62毫米子彈的防護水平較之前的防彈插板有了明顯提高。高強度合金鋼主要用于制造需要承受較高應力的大型結(jié)構(gòu)部件，如飛機的起落架和火箭的發(fā)動機殼體等。這種材料具有較高的韌性、良好的成形性和抗應力腐蝕能力。

　　二是纖維織物，以芳綸和聚乙烯纖維最為常見。用這兩種纖維織物制成的防彈衣，在子彈或碎片碰撞到人體表面時可將其動能通過纖維束擴散出去，從而降低其穿透力。纖維織物的優(yōu)點是重量輕、穿著靈活，但應對大口徑高速彈丸的防護力有限，需要疊穿才能起到作用。“凱夫拉”芳綸纖維的密度為1.44克/平方厘米，抗拉強度是鋼的9倍，重量卻比鋼輕得多，用其制作的防彈衣，防彈等級為ⅢA級，僅能防御口徑較小的手槍子彈。

　　三是功能性涂層。這是一種新興的防護技術(shù)，聚脲便是其中的代表之一。這類涂層采用噴涂方式附著在裝備表面，形成一層致密的保護膜。除了應用于個人防護裝備外，功能性涂層還可用于軍用車輛、艦艇和戰(zhàn)機的薄弱部位，具有防水、防腐蝕和抗沖擊等功能，通常作為裝備的輔助性保護手段使用。國外測試數(shù)據(jù)表明，使用防護涂層的裝備，防彈效果明顯。例如，采用高硬度聚脲涂層的鋼板在受到子彈高速撞擊時，抗沖擊能力比無涂層鋼板提高了8%。

　　輕量化智能化是關(guān)鍵

　　軍用防護材料雖然能提高軍事裝備的抗打擊能力，但也需要遵循科學的使用方法。例如，一些硬質(zhì)防護材料長期處于高溫、強紫外線照射或化學腐蝕環(huán)境下，防護性能會大打折扣。因此，需要定期對其進行檢測并更換，確保在關(guān)鍵時刻發(fā)揮作用。另外，軍用防護材料雖然能夠起到一定的保護作用，但并不是萬能的。在伊拉克戰(zhàn)爭中，約70%的美軍傷亡是由頭頸部受傷所致，其中又有50%以上是非貫穿性沖擊造成的頭頸部損傷。原因在于防彈頭盔雖然能阻擋子彈擊穿頭部，但巨大的沖擊力會導致顱骨承受巨大的瞬時壓力，造成顱內(nèi)損傷。

　　軍用防護材料的未來發(fā)展方向在哪?輕量化、多功能化和智能化是關(guān)鍵。當前，多國科研人員正探索新型輕質(zhì)高強材料，例如納米材料、超材料等，力求在不犧牲防護性能的前提下，最大限度地減輕其重量，提升裝備的適用性和靈活性。同時，科研人員也在探索集隱身、耐高溫、耐腐蝕等功能于一體的復合材料，滿足復雜戰(zhàn)場的使用需求。此外，還有智能化自修復材料。智能材料和技術(shù)使裝備在受損后能夠自動修復，從而延長其使用壽命，降低維護成本。

　　軍用防護材料的發(fā)展，是防護技術(shù)與戰(zhàn)場需求互相作用的結(jié)果。未來，隨著材料科學和制造工藝的不斷進步，防護材料將在軍用裝備領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為戰(zhàn)斗勝利和士兵生命安全提供有力保障。