中國粉體網訊 前段時間,日本前首相安倍晉三被刺殺身亡引起了全球轟動。除了那形同虛設的安保團隊上了熱搜之外,很多人還好奇安倍為什么沒有穿防彈衣。
安倍能被“穩(wěn)、準、狠”的擊中喪命,并結合各大媒體報道發(fā)出的現場照片來看,安倍晉三的確沒有穿戴防彈衣。
作為陶瓷人不禁好奇,假如他穿上陶瓷防彈服,是否會死里逃生?
關于防彈材料,你了解多少?
1901年的一天,美國總統(tǒng)威廉.麥肯雷被刺身亡,舉國震驚。震驚之余,美國有些人開始反思:為什么不能做一款能有效阻擋子彈的“衣服”呢?于是,人們開始尋找防彈的方法。
第一次世界大戰(zhàn)期間,防彈衣的研制進入了實質階段,當時的主要方法就是將鋼板置于天然纖維織物里。然而,由于鋼板太笨重,再加上防彈效果不好,各國研制出的防彈衣并沒有得到真正普及。
第二次世界大戰(zhàn)期間,英國先硏究出了由三塊高錳鋼板組成的防彈背心;不久后,美國也研制出了由鋁合金與高強尼龍組合的防彈背心。這兩種防彈背心,無論是硬度還是強度,都較以往得到很大提升,但卻依然沒有解決重量問題。
蘇軍在二戰(zhàn)期間裝備的“斯大林格勒”金屬硬質防彈衣
20世紀70年代,美國杜邦公司研制出一種合成纖維叫“凱夫拉”,防彈衣材料發(fā)生了歷史性變革!皠P夫拉”吸引彈片能量是尼龍的1.6倍,鋼材料的2倍,關鍵是它徹底解決了防彈衣笨重的問題。
從早期皮革裹鐵的甲胄時代到今天的合成材料時代,防彈材料歷經了3代的發(fā)展。從“以鋼克剛”的金屬防彈時代到“以柔克剛”的合成高分子時代,繼而到“剛柔并濟”的復合防彈材料時代。
如今,防彈技術已經實現了超速發(fā)展,新的防彈材料也不斷被開發(fā)出來,如金屬(特種鋼、鋁合金、鈦合金)、陶瓷片(剛玉、碳化硼、碳化硅、氧化鋁)、玻璃鋼、尼龍、凱夫拉、超高分子量聚乙烯纖維、液體防護材料等材料,以及復合型防護結構材料。同時,防彈材料也不僅僅用來制造防彈衣,還可廣泛用于航空戰(zhàn)艦、裝甲戰(zhàn)車系統(tǒng)及軍工、民用特種車輛等。
陶瓷防彈材料脫穎而出
什么防彈材料最給力(有人說安倍的厚臉皮是最強防彈材料~~~)?
防彈材料種類較多,不同的應用場景對防彈材料的需求不同。其中陶瓷材料相對于傳統(tǒng)金屬材料的低密度、高硬度、高強度、高彈性模量以及抗熱震并且防輻射等性能使其在防彈裝甲領域脫穎而出,已成為一種廣泛應用于防彈衣、車輛和飛機等裝備的防護裝甲材料。
單相防彈陶瓷
自21世紀以來,防彈陶瓷發(fā)展迅速,種類較多,包括氧化鋁、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化鈦等,其中以氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷應用最廣。下表為3種陶瓷的特征性能。
3種典型防彈陶瓷的性能
1、氧化鋁陶瓷
氧化鋁陶瓷作為離子鍵化合物,化學鍵力強,熔點高(2050℃),具有良好的抗氧化性和化學惰性,燒結制品表面光潔、尺寸穩(wěn)定、價格低廉,故廣泛應用于各類裝甲車輛和軍警防彈服等。但Al2O3較高的密度、偏低的硬度和斷裂韌性,使其抗彈性能較低。
氧化鋁防彈板,實物來源:河南濟源兄弟
2、碳化硼陶瓷
碳化硼是強共價鍵化合物,共價鍵高達93.9%,具有高的熔點,超常的硬度(35~45GPa),僅次于金剛石和立方氮化硼,尤其是近于恒定的高溫硬度以及良好的力學性能,使B4C成為發(fā)展?jié)摿艽蟮母邷啬湍ゲ牧现。B4C的密度在幾種常用裝甲陶瓷中最低,加上彈性模量較高,使其成為軍事裝甲和空間領域材料方面的首選。B4C陶瓷存在的主要問題是價格昂貴(是氧化鋁的10倍左右)、脆性較大,限制了其作為單相防護裝甲的廣泛應用。
碳化硼防彈陶瓷,實物來源:上海戎創(chuàng)鎧迅
3、碳化硅陶瓷
碳化硅共價鍵極強,在高溫下仍具有高強度的鍵合,這種結構特點賦予了碳化硅陶瓷優(yōu)異的強度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、高熱導率、良好的抗熱震性等性能;同時碳化硅陶瓷價格適中,性價比高,是最有發(fā)展?jié)摿Φ母咝阅苎b甲防護材料之一。
多相防彈陶瓷
盡管單相陶瓷具備一定的防彈能力,但共性的問題是斷裂韌性低、脆性大,因此,防彈陶瓷的強韌化一直是研究的熱點方向。強韌方法主要包括多元陶瓷體系復合、功能梯度陶瓷、層狀結構設計等。
如Medvedovs⁃ki對SiC-Al2O3、SiC-Si3N4-Al2O3、SiC-Si-Al2O3和SiC-Si3N4-Si-Al2O3這些碳化硅基的復合材料進行了研究,通過無壓燒結和反應燒結實現制備,并進一步證實其物理性能如硬度等,以及吸收能量的能力比單一的材料體系都有一定程度的提高,反應燒結SiC基復合陶瓷的防護系數可達到3級或4級,制得的SiC-Si3N4-Al2O3和反應燒結SiC也具有很好的抗多發(fā)打擊性。
透明陶瓷
現代化戰(zhàn)爭對裝甲系統(tǒng)的要求越來越高,不僅要求能夠實現全方位的防護,還要求不能妨礙士兵們的行動能力,而化“被動”為“主動”,發(fā)展能預先識別目標,并利用誘餌觸發(fā)和物理摧毀方式破壞來襲武器的“主動裝甲”,成為作戰(zhàn)中的一大優(yōu)勢。以氮氧化鋁(AlON)和鎂鋁尖晶石(MgAl2O4)為代表的透明陶瓷已應用于裝甲防護領域,既能保護人體又能隨時觀察敵情。
氮氧化鋁透明陶瓷,來源:上海硅酸鹽研究所
總結
近代以來,伴隨著熱武器的更新迭代,其對有生力量的殺傷力也逐漸增強,面對威脅力日益提高的“矛”,必須鑄就堅不可摧的“盾”以提高軍事防護性能和安全等級。陶瓷材料憑借高比剛度、高比強度和在許多環(huán)境下的化學惰性以及相對于金屬的低密度、高硬度和高抗壓強度,使其成為了十分具有吸引力的防彈材料。所以,回到我們開頭那個話題,小編認為如果安倍穿了陶瓷防彈服的話,大概率是不會喪命的。
參考來源:
[1]吳燕平等.防彈裝甲中的陶瓷材料
[2]羅娟等.防彈陶瓷的燒結工藝及發(fā)展現狀
[3]程剛.你所不知道的防彈衣
[4]陳娟等.現代防彈材料發(fā)展概觀
(中國粉體網編輯整理/山川)
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