国际颅脑爆炸弹片伤防护进展

2012-02-01 08:46 阅读(?)评论(0)

    防弹头盔是指能吸收和耗散弹头、破片动能、阻止穿透,有效保护人体颅脑重要部位的一种服装。主要由衣套和防弹层两部分组成。衣套常用化纤织品制作。防弹层是用金属(特种钢、铝合金、钛合金)、陶瓷(刚玉、碳化硼、碳化硅)、玻璃钢、尼龙等材料,构成单一或复合型防护结构。防弹层可吸收弹头或弹片的动能,对低速弹头或弹片有明显的防护效果,可减轻对人体颅脑的伤害。

  防弹性能主要体现在以下三个方面:

  1、防手枪和步枪子弹。目前许多软体防弹头盔都可防住手枪子弹,但要防住步枪子弹或更高能量的子弹,则需采用陶瓷或钢制的增强板;

  2、防弹片各种爆炸物,如炸弹、地雷、炮弹和手榴弹等爆炸产生的高速破片是战场上的主要威胁之一。据调查,一个战场中的士兵所面临的威胁大小顺序是:弹片、枪弹、爆炸冲击波和热。所以要十分强调防弹片的功能;

  3、防非贯穿性损伤子弹在击中目标后会产生极大的冲击力,这种冲击力作用于人体所生产的伤害常常是致命的。这种伤害不呈现出贯穿性,但会造成内伤,重者危及生命。所以防止非贯穿性损伤也是防弹头盔防弹性能的一个重要方面。

 

国际上为适应社会发展的需要,防弹头盔作为一种特殊的服装已成为作战部队,警备人员和某些阶层人员的必备服装。经济发达的美、英、德、日等国早已用上新型的软质防弹头盔。

  超高分子量聚乙烯纤维(简称UHMWPE),又叫高强PE纤维,是当今世界三大高科技纤维(碳纤维、芳纶和超高分子量聚乙烯纤维)之一,也是世界上最坚韧的纤维。其“轻薄如纸、坚硬如钢”,强度是钢铁的15倍,比碳纤维和芳纶1414(凯夫拉纤维)还要高2倍,是目前制造防弹头盔的主要材料。

  为规范防弹头盔性能,各国已制定了各自的防弹标准等级。例如,美国国家司法研究所制定的防弹标准---NIJ标准、法国防弹标准等级,德国警察部门的防弹标准等级等等。我国军警部门也制定有相应的防弹标准等级,与美NIJ标准相比,我国的军警防弹标准还是相当严格的,例如美国NIJ标准规定,子弹击中防弹头盔后,标准胶泥靶标上的凹陷深度不得大于44毫米而我国军警标准规定凹陷深度不得大干25毫米。此外,我军、警防弹头盔标准中,还规定了最小防弹面积,防水、耐高低温等性能指标,对防弹试验标靶、射点距离、射击角度等作了具体规定。我军用防弹头盔标准中,还制定了防碎片性能指标,同时对面密度提出了上限要求。

  目前,美国科学家已研制出一种新科技太阳能防弹头盔,防弹能力与普通防弹头盔不相上下,且利用太阳能来防弹,质地柔软如薄纸,这是纳米技术应用的最新成果。

  这款防弹头盔是由新型材料制作而成。这种材料柔软如薄纸,轻盈,超薄,且可塑性强。它是将锗、硅等一些其它纤维的纳米线制作而成。这些纳米线会被编织成传统织物或者环绕在其中的一些硬塑周围,从而能拥有很强防弹功能,还能利用太阳能等其它更多功能。

  锗会吸收一些人眼所能见到的光,同时还能吸收不可见的红外线。但由于锗带来的光伏效应远没有硅吸收光的能量多,于是科学家们同样研发了一种类似于薄纸的纤维--硅纳米线。据了解,硅纳米线可以将更多的太阳光转化为电能,个体硅纳米线还要比锗纳米线强硬百分之三十五,而且更耐腐蚀。这样防弹头盔内部的锗硅纳米线织物,以及环绕硬塑四周的锗硅纳米线,就会同时将太阳能转化为电能,从而带动防弹头盔内部的传感器以及其它一些电力设备,可以起到更好的防弹作用。

  防弹材料是所有防弹产品的主要部分。先进材料和生产技术的发展推动着防弹产品朝着质量轻、性能高和舒适度好的方向发展。目前在国外防弹头盔市场上,美国、荷兰、英国、俄罗斯、德国、日本等国家的产品最为流行,质量也是最好。

  防弹产品的材料主要是高性能有机合成纤维,如美国杜邦(Dupont)公司对位芳香族聚酰胺纤维“Kevlar”、荷兰阿克苏公司的Twanron纤维、荷兰DSM公司Dyneema纤维、美国Allied Signal公司(现Honeywell公司)的Spectra超高分子量聚乙烯纤维。

  美国60年代研制、70年代生产的“Kevlar”材料吸收防弹片动能的能力是尼龙的1.6倍,是钢的2倍,而且比后两者都轻。多层“Kevlar”织物对枪弹也能收到满意的防护效果。因此,这种材料被广泛装备美、德、法、英、以色列等国家的大部分军队和警察。

  荷兰DSM公司Dyneema纤维和美国Honeywell公司的Spectra超高分子量聚乙烯纤维是目前质量最轻、防弹性能较好的材料,其应用前景也是十分看好。位于阿姆斯特丹的“EnGarde”公司时荷兰一家专业生产和销售执法用途、军用以及民用防弹产品的大型公司,旗下的EnGarde品牌防弹衣包括防弹头盔、战术防弹头盔、要员防弹头盔以及抵抗AK-47步枪弹等的防弹插板。其防弹头盔制品在欧洲、美洲以及亚洲地区均有销售,所用材料为Dyneema纤维,这种纤维的强度比高品质钢多出15倍,比Kevlar等聚酰胺纤维强度高出40%

  美国开发的Spectra纤维,在拥有与“Kevlar”制品同样防护性能的情况下,起质量能减轻1/3。美国Black Armor品牌的防弹制品就是用的这种材料,根据任务的不同,他们设计了“彪马”、“莱渃”、“马特斯”等战术攻击防弹头盔。他们也专门为女士设计了不同型号的防弹头盔。另外,日本Toyobo公司Zylon芳香族杂环PBO纤维兼具耐热性高和热学性能优异的特点,是一种更轻、更薄的防弹纤维材料。但是该材料在实际应用中出现了一定的局限性和危险性,因此,它的应用性能受到了一定的质疑。

    随着生物技术的进步,像蚕丝、蜘蛛丝这样坚韧的材料有可能通过转基因或合成的方法得以大量生产。此外,纳米技术的发展也将是柔韧、坚固的防弹材料开发成为可能。

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