战场“铁布衫” ——漫谈军用防护材料的应用

　　战场“铁布衫”

　　——漫谈军用防护材料的应用

　　■刘一澳 林骥飞　　

使用功能性防弹涂层的装甲车。

　　近日，国外某科普节目对一种聚脲防护材料的测试视频引起关注。视频中，测试人员使用斧头对准一颗表面涂有聚脲涂层的西瓜用力砍下，西瓜不仅表面完好无损，甚至还像弹球一般弹了起来。看似魔术般的表演，背后隐藏着军用防护材料的科学密码。

　　神奇的防护涂层

　　聚脲是由异氰酸酯和氨基化合物组份反应生成的一种弹性体物质，具有防腐、防水、耐磨等特性。聚脲通过喷涂的方式附着在装备表面，硬化后形成一层保护膜，通常用作坦克底盘、防弹头盔的防护涂层。

　　从防护原理看，聚脲通过吸收并分散冲击能量的方式，达到抗撕裂与抗穿刺效果。当冲击力作用于装备表面时，聚脲涂层中的聚脲分子链通过形变吸收冲击能量，同时通过回弹将冲击能量分散至更大范围内，避免装备局部受到破坏。由于聚脲的分子结构具有高交联密度，因此这种涂层可承受的撕裂强度远超普通塑料和橡胶。

　　聚脲通过吸收并分散冲击能量的方式，避免物体结构发生改变，但它并不能完全吸收冲击能量，部分冲击能量仍会穿透涂层抵达物体内部。另一测试显示，采用聚脲涂层包裹的物体从高空抛下，落地的一瞬间，内部所受冲击能量已远远超出物体的承受极限，因此物体内部会出现不同程度的受损情况。

　　军用防护材料有哪些

　　如果对当前常用的军用防护材料进行分类，大致可以分为3类。

　　一是硬质材料，例如陶瓷和高强度合金钢。陶瓷包括碳化硅、碳化硼等，具有密度低、硬度高等特点，能有效防御高速弹丸的打击，分散其冲击力，可广泛用于坦克装甲、直升机机体防护和防弹插板。例如，美军在伊拉克战场上广泛使用的ESAPI防弹插板，采用碳化硼陶瓷材料制成，防弹等级Ⅳ级，对7.62毫米子弹的防护水平较之前的防弹插板有了明显提高。高强度合金钢主要用于制造需要承受较高应力的大型结构部件，如飞机的起落架和火箭的发动机壳体等。这种材料具有较高的韧性、良好的成形性和抗应力腐蚀能力。

　　二是纤维织物，以芳纶和聚乙烯纤维最为常见。用这两种纤维织物制成的防弹衣，在子弹或碎片碰撞到人体表面时可将其动能通过纤维束扩散出去，从而降低其穿透力。纤维织物的优点是重量轻、穿着灵活，但应对大口径高速弹丸的防护力有限，需要叠穿才能起到作用。“凯夫拉”芳纶纤维的密度为1.44克/平方厘米，抗拉强度是钢的9倍，重量却比钢轻得多，用其制作的防弹衣，防弹等级为ⅢA级，仅能防御口径较小的手枪子弹。

　　三是功能性涂层。这是一种新兴的防护技术，聚脲便是其中的代表之一。这类涂层采用喷涂方式附着在装备表面，形成一层致密的保护膜。除了应用于个人防护装备外，功能性涂层还可用于军用车辆、舰艇和战机的薄弱部位，具有防水、防腐蚀和抗冲击等功能，通常作为装备的辅助性保护手段使用。国外测试数据表明，使用防护涂层的装备，防弹效果明显。例如，采用高硬度聚脲涂层的钢板在受到子弹高速撞击时，抗冲击能力比无涂层钢板提高了8%。

　　轻量化智能化是关键

　　军用防护材料虽然能提高军事装备的抗打击能力，但也需要遵循科学的使用方法。例如，一些硬质防护材料长期处于高温、强紫外线照射或化学腐蚀环境下，防护性能会大打折扣。因此，需要定期对其进行检测并更换，确保在关键时刻发挥作用。另外，军用防护材料虽然能够起到一定的保护作用，但并不是万能的。在伊拉克战争中，约70%的美军伤亡是由头颈部受伤所致，其中又有50%以上是非贯穿性冲击造成的头颈部损伤。原因在于防弹头盔虽然能阻挡子弹击穿头部，但巨大的冲击力会导致颅骨承受巨大的瞬时压力，造成颅内损伤。

　　军用防护材料的未来发展方向在哪?轻量化、多功能化和智能化是关键。当前，多国科研人员正探索新型轻质高强材料，例如纳米材料、超材料等，力求在不牺牲防护性能的前提下，最大限度地减轻其重量，提升装备的适用性和灵活性。同时，科研人员也在探索集隐身、耐高温、耐腐蚀等功能于一体的复合材料，满足复杂战场的使用需求。此外，还有智能化自修复材料。智能材料和技术使装备在受损后能够自动修复，从而延长其使用寿命，降低维护成本。

　　军用防护材料的发展，是防护技术与战场需求互相作用的结果。未来，随着材料科学和制造工艺的不断进步，防护材料将在军用装备领域发挥更加重要的作用，为战斗胜利和士兵生命安全提供有力保障。