这些新型防弹材料能改变未来吗

        警用装备网讯：防弹衣是军事人员和警务人员执行任务时，重要的保障装备。近年来，随着各种新型材料的出现，防弹衣的重量越来越轻，性能越来越好。开发、找到更好的防弹材料，也成为各国科学家的重点工作之一。

　　芬兰：蘑菇也能防弹

　　芬兰科学家揭示了木蹄层孔菌拥有非凡的机械性能和超轻“体重”背后的秘密。结果显示，这种蘑菇复杂的结构可被模仿，取代塑料制成超轻的高性能材料，用于研制运动设备和防弹衣等。

　　研究表明，木蹄层孔菌的子实体是一种功能分级的材料，具有三个不同的层。菌丝体网络是所有层中的主要成分，但每一层中菌丝体都表现出非常独特的微观结构，具有独特的方向、纵横比、密度和分枝长度。细胞外基质充当增强黏合剂，在数量、聚合物含量和互连性方面，每一层都有所不同。

　　研究显示，木蹄层孔菌的结构非常独特，因此它可被修改，以创建拥有不同性能的多种材料，这些材料的性能超过了大多数天然和人造材料。

　　最新结果首次显示了木蹄层孔菌在整个进化过程中复杂的结构、化学和机械特征，这些特性协同作用，可创造出一种全新的高性能材料。研究结果有望催生下一代坚固、轻质的可持续材料，用于研制抗冲击植入物、运动设备、防弹衣、飞机外壳、电子设备或挡风玻璃表面涂层等。

　　英国：防弹蛋白质

　　英国肯特大学团队创造了一种新的减震材料并获得了专利，这种材料可彻底改变国防和行星科学领域。这种新型的基于蛋白质的材料家族被命名为踝蛋白冲击吸收材料（TSAM），代表了已知的第一个能够吸收超音速射弹冲击力的合成生物学材料，为开发下一代防弹装甲和弹丸捕获材料打开了大门，从而能够研究太空和高层大气中的超高速撞击。该研究发表在最近的bioRxiv预印本网站上。

　　研究人员解释说，对细胞天然减震器踝蛋白（Talin）的研究表明，该分子包含一系列二元开关结构域，这些结构域在张力下打开，并在张力下降后再次折叠。这种对力的反应使踝蛋白具有分子减震特性，保护人体细胞免受较大力量的影响。将踝蛋白聚合成TSAM时，踝蛋白单体的减震特性赋予了材料令人难以置信的性能。

　　研究团队展示了TSAM的实际应用，这种水凝胶材料经受住了1.5公里/秒的超音速撞击，这要比太空粒子撞击自然和人造物体的速度（通常大于1公里/秒）以及枪口速度（通常在0.4-1.0公里/秒间）都要快。该团队还发现TSAM不仅可吸收玄武岩颗粒（直径约60微米）和较大的铝弹片的冲击，还可在冲击后保存这些颗粒和碎片。

　　如果将TSAM结合到新的装甲设计中，或可成为这些传统技术的替代品，提供更轻、更耐用的装甲，保护穿戴者免受更广泛的伤害，包括由冲击引起的损害。

　　美国：液晶防弹材料

　　近期，来自美国约翰·霍普金斯大学的机械工程师们开发了一种用新的超材料制作防护装甲的方法--利用一种依赖于复杂液晶结构的轻质弹性材料来制造防弹衣。根据该研究团队的介绍，由此生产的防护装甲“更轻、更坚固且可以重复使用”。

　　这可能是美国军用防弹衣领域的游戏规则改变者，它不仅将大幅提升美国军用防护装甲的防御值，同时还能在某种程度上解决长期困扰美国军方的缺乏女款防弹衣的困境。专门为男兵设计的防弹衣对于女兵来说，不仅是尺寸不符合--包括胸部、手臂连接处、腰部--等多个部位的设计对于女兵而言都很不友好。除此之外，这些防弹衣的重量大多数还不够轻，有不少美国媒体已经报道过美国女兵对这些防弹衣的抱怨，有些美国女兵甚至认为这些过于笨重的防护装备直接影响到了她们使用枪械进行射击的能力。

　　如今这种新材料的出现，似乎在某种程度上能够解决这一问题，毕竟这种材料比传统的凯夫拉装甲纤维材料质地更轻，但是强度更大，而且具备出色的弹性--用美国研究团队的话来说就是：这种材料像金属一样坚固，但像泡沫一样轻--用来制造防弹衣的话，能够更好地处理不同身材之间的差异，从而打造出通用性更好的防弹衣，并且能减轻负重过大对于美国女兵的困扰。

　　研究人员发现这种新材料具备极其强大的能量吸收能力，一开始被工程师们考虑应用到头盔和汽车的保险杠中，后来才被霍普金斯极限材料研究所的成员们研究在防弹衣领域的应用可能性。

　　这种材料的关键是“弹性屈曲失稳”，你可以把它当成一种原子级别的反弹--先想象一下一个大弹簧，它在压力下弯曲，然后又回到了原来的形状--这里的屈曲的概念不是那种变形会永久性改变材料的意思，它指的是这种材料可以储存来自冲击的能量，并在之后将其释放，从而使材料“弹回”到它的原来的形态。

　　研究人员认为这种结构的能量吸收机制是可伸缩和可逆的，这使得这种材料可以重复使用，对于防弹衣而言，这一点更有积极意义，比如说在战场上，防弹衣受损是很常见的事情，如果说受损了就变形失效了，那么防弹衣的作用就会变得很有限，如果说受损了之后很快就能恢复使用能力，那么对于提升士兵的战场生存能力而言，是非常具有实用意义的。在试验中，研究小组制造了一种叫做液晶弹性材料的超材料，这些材料以一种更理想的方式缓和（扩散）冲击和化解能量，这种方式符合防弹衣设计所需要的微观结构。在测试的时候，研究人员确认这种材料能够很好地承受重量在4磅到15磅之间、时速高达22英里的物体的反复撞击。

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