神奇的液体防弹衣

余风

好莱坞科幻大片《终结者2：审判日》，无疑是上个世纪科幻片中的超级经典之作，片中两个来自未来世界的机器人终结者T800和T1000的形象塑造堪称完美。特别是T1000是一个可以在液、固两态之间切换的机器人，它在通过铁栅栏时，能把部分身体变成液态，从而悄然无息地潜入任何地方。除此之外，它的另一个本领是能变成任何它接触过的人和结构不太复杂的物体，并且随意变型的身体能成为方便的杀人武器。由于它的身体全部是用特殊的液态金属制成，它还能能抵挡高速飞行的子弹，并在中弹后立刻恢复原状。

其实，液体防弹技术并非只存在于科幻大片中，随着科技的发展，它已经成为现实——2015年4月，波兰莫拉泰克斯纺织技术研究所研制出液体材料STF和MRF，并用它们制造出新型液体防弹衣，不仅重量比传统的防弹衣更轻、更柔韧，而且还能提供更加安全的保护，可挡下以450米/秒速度射出的子弹。

实际上，早在2006年，美国陆军研究实验室（ARL）和特拉华州立大学合成物质研究中心（UDTC）的科学家就已运用新型纳米科技成功研制出一种“神水”——“剪切增稠液”STF，并用它制造出美军新一代战斗服。

此后，在2011年1月13日举办的国际防务产品展上，英国BAESystems公司展示了其研发的一款“液体防弹衣”。这种新型防弹衣使用了一种特殊的液体防弹材料——“防弹奶油冻”，这种液体材料与英国人常喝的蛋奶糊具有某些相似点：当蛋奶糊被加热并被搅拌时，它就会变稠变厚；而这种特殊液体材料在受到子弹撞击后，也会迅速变厚变硬。

2013年11月，我国也成功研制出液体防弹衣。据项目研发团队带头人、中国工程物理研究院研究员钟发春博士介绍，用该材料制作的防弹衣比传统防弹衣的厚度减少45%，防弹性能提升30%左右。该项成果的诞生，不仅是我国新材料领域的一个革命性重大突破，也使我国成为世界上继美国和英国之后第三个掌握该项技术的国家。

如果进行防弹功能大PK的话，普通防弹衣在新型液体防弹衣面前简直弱爆了——普通防弹衣由20～40层“凯夫拉”防弹纤维构成，不易分散子弹的冲击力，容易对人体造成深度创伤；而STF液体防弹衣则由“凯夫拉”防弹纤维和特殊液体构成，能抵抗速度达450米/秒的子弹，它可以迅速分散子弹的冲击力，有效减缓子弹对人体的伤害，防弹性能卓越。

那么，STF液体防弹衣为什么会具有这样强大的防弹功能？

这要从STF的特性说起。STF是一种看似普通的淡蓝色液体，却拥有一种独一无二的神奇“变身”本领——当用塑料棒轻轻搅拌它时，它与普通的液体并没什么两样；但一旦加快搅拌的速度和力量，它就会越来越黏稠，几乎瞬间就会从液体变成固体。

STF之所以具有这种神奇的本领，是因为它是一种处在固液混合状态的纳米粒子溶剂，由聚乙二醇和悬浮在其中的坚硬粒子组成。聚乙二醇是一种应用广泛的无毒液体，能承受的温度范围很广，与许多有机物都有着良好的相溶性，能溶于水、乙醇和其他许多有机溶剂。它的化学性能稳定，不水解，不变质，不易与化学品发生反应，同时，它安全无毒，对眼睛和皮肤都不会产生明显刺激。

STF的另一个成分是非常坚硬、极其细小的硅微粒。当流动性很强的聚乙二醇液体和坚硬的硅微粒结合后，就会形成一种性能不同寻常的材料。当运动缓慢时，硬质粒子能够到处运动，因此STF呈现的是液态；但当运动迅速时，硬质粒子互相碰撞，阻碍了彼此的运动，液体就变成了异常坚固的固体。但一旦运动变缓慢，固体又会很快变成液体。

根据STF的这个特性，人们制造出了平时很柔软、但当受到强力冲击时就会变得坚固无比的新型“液体装甲”。

“液体装甲”的制作过程并不复杂：把目前通用的“凯夫拉”防弹背心织物放在STF中浸泡一下，即大功告成——当STF渗入织物后，通常状态下它是以液态的形式存在。但是，当织物受到冲击压紧时，STF就会立刻变成坚硬的固体，使织物更强韧，难以被穿透；同时，它还会把子弹等造成的冲击力沿织物迅速向四周扩散，大大降低单位面积的压强，从而将子弹对人身体的损伤降到最低程度。而当冲击力消失之后，STF又恢复液体状态，织物也重新变软，便于人体活动。

此外，STF也可以被灌装在传统防弹衣的夹层内，这样当子弹或弹片打到这种新型防弹衣上时，里面的液体会在子弹（或弹片）的压力作用下瞬间转化为一种硬度极高的物质。当外部压力消失后，这种高硬度物质又恢复到液体状态。

STF纳米防弹材料是一种成本低、重量轻的新材料，可以抵御尖钉、刺刀和子弹的袭击，其防弹能力不仅大大优于此前制造防弹衣的专用顶级材料“凯夫拉”，而且弹性更好、更薄，潜在用途非常广泛，不仅可以用来制造防护服、头盔、手套、靴子和汽车装甲，为军人和警察提供保护，而且还能广泛应用于运动装备、汽车保险杠、减震器、高速列车、土木工程、生产机床、体育器材以及日常安保器材。

据美国军方测试，STF纳米防弹材料对世界上所有的制式小口径轻武器的防护率和对人体的覆盖率都达到了100%，因此在防护性能方面，可以说用STF制造的“液体装甲”是目前世界上防护力最好的装备。

另一方面，在灵活度方面，传统的钢板防弹衣以及“凯夫拉”制成的防弹衣，不仅厚重，而且非常坚硬，无法用于制造需要弯曲折叠的裤子和袖子，因此只能保护躯干部分，无法保护人体的颈部、肩关节、膝关节、腿部和肘部等许多关键部位和弯曲部位。而这些部位由于经常活动和弯曲，即使穿戴了其他防护器具，也非常容易受到伤害。

利用STF制成的新型防弹衣，质地柔软坚韧，可以制造全套盔甲，保护包括颈部、肩关节、膝关节、腿部和肘部等在内的人体的任何部位。而且，无论人的身体如何弯曲，防弹衣的防护性能都不会受损。因此，它完美地解决了防弹衣防护能力与轻便灵活性的历史性难题。

当然，如果仅仅是研制出STF液体，波兰莫拉泰克斯纺织技术研究所根本称不上是创新，毕竟，这种材料美国人早就研制出来了。实际上，波兰人的创新之处在于，除了STF液体外，他们还创造出了另一种可以加固“凯夫拉”防弹衣的材料——磁流变液体MRF。

MRF是一种充满铁粒子的油状物。通常，液体中的表面活性剂环绕着粒子，并保持它们悬浮在液体中。一般来说，铁粒子占总液体容量的20%～40%。

这些铁粒子体积非常小，直径只有3～10微米。不过，它们对液体的黏滞度有很大的影响。在磁场环境下，粒子排成一列，液体迅速变得浓稠。名词“磁流变液”就是来自于这种效果，磁力可以同时改变磁流变液体的形状和黏度。

当没有电流流过电线时，防弹衣会很柔韧，但是打开开关后，电流开始在电线中流动，制造出一个磁场，这个磁场会立刻使防弹衣变得更硬、更坚固。将开关拨到相反的位置后，电流就会停止流动，防弹衣又重新变得柔韧。

未来，穿上这种防弹衣后，士兵们也许能更加坦然地走上战场，警察们也许能更加无惧地面对凶徒。（责任编辑/清扬）