未来战场上士兵的“保护神”

魏岳江+一博

外媒称，美国陆军将研究如何利用转基因蚕 改善防弹衣，并使之变轻。据说，美军研制这种材料已有大约10年，6年前，蚕首次产出“非 传统”蛋白（含有天然蛋白纤维的蚕丝）。

防弹衣是在古代铠甲的基础上发展起来的，其防弹效果十分显著。调查资料表明，在第一次世界大战中，英国军队在战场上80%的阵亡人员是因中速流弹和碎弹片而死。穿上防弹衣后，可有效地阻挡流弹和碎弹片，伤亡率降低58%。其中胸部受伤造成的死亡率从30%降到8%，腹部受伤的死亡率从39%降到7%，受保护部位负伤率降低了74%。

随着防弹材料的发展，防弹衣对未来士兵的保护将更加严密，可以说是刀枪不入、弹不能进身，形形色色的防弹衣将层出不穷。

防弹衣的种类

防弹衣的品种与型号较多。从防护等级分，可分为防弹片、防低速子弹、防高速子弹三级;从式样上分，有背心式、茄克式、套头式三种;从使用对象分，有地面部队人员防弹系统防碎弹片背心、战车乘员防弹系统防碎弹片防弹衣、保安防弹衣、要人防弹衣等多个品种。而且每一个品种又由于穿着对象的不同，设计式样、防弹衣材料的使用都不一样。

以要人为例，要人防弹衣是国家领导人和政界要人进行公开活动时为防止敌对分子的杀害而穿着的装备，其既要具备高防弹性能，又不能太显眼。一般设计成西服式样，防弹层多用软性材料制成。随着防弹衣研究水平的提高，人们已不满足于仅考虑防弹衣的防弹性能。无论从实用角度还是从商业角度来考虑，轻型、舒适、方便的防弹衣都是使用者和生产厂家所共同追求的目标。目前，防弹衣的总重量一般控制在10千克以内。当今最著名的几种防弹背心的重量都成功地控制在3～5千克之间。从使用角度看，防弹衣可分警用型和军用型两种。根据材料，防弹衣可分为软体、硬体和软硬复合体三种。软体防弹衣的材料主要以高性能纺织纤维为主，这些高性能纤维远高于一般材料的能量吸收能力，赋予防弹衣防弹功能，并且由于这种防弹衣一般采用纺织品制成，因而又具有相当的柔软性，称为软体防弹衣。硬体防弹衣则是以特种钢板、超强铝合金等金属材料或者氧化铝、碳化硅等硬质非金属材料为主体防弹材料，由此制成的防弹衣一般不具备柔软性。软硬复合式防弹衣的柔软性介于上述两种类型之间，它以软质材料为内衬，以硬质材料作为面板和增强材料，是一种复合型防弹衣。作为一种防护用品，防弹衣首先应具备的核心性能是防弹性能。同时作为一种功能性服装，它还应具备一定的服用性能。防弹衣的服用性能要求在不影响防弹能力的前提下，防弹衣应尽可能轻便舒适，人在穿着后仍能较为灵活地完成各种动作。

防弹衣的结构材料

防弹衣的结构主要由衣套和防弹层两部分组成。衣套常用化纤织物制作，起覆盖和保护防弹层的作用，有的衣套也有一定的防弹作用。防弹层用金属、玻璃钢、陶瓷、尼龙、凯夫拉（芳纶）等硬质和软质材料单一或复合制作，能使弹头、弹片被弹开和嵌住，并消释子弹、弹片的冲击动能，对人体起保护作用。衣套由过去单一的覆盖防弹层的作用，发展到今天的具有防火、防水、伪装等功能的高性能防弹衣套。防弹层的厚度，根据不同使用对象，以防护性能与穿着舒适之间的最佳平衡数来确定。防弹层的结构有单一的，也有复合的，复合的有多种防弹材料的复合，也有防弹材料与减震材料的复合。防弹材料有的被做成整体，也有的被做成片状再一片一片搭接起来。整体的会导致行动不便，目前，刚性材料一般做成片状，穿在身上活动度大，软性防弹材料一般都做成整体性的。

防弹材料的发展经历了一个漫长的历史过程，从普通的钢材到合金钢，从金属材料到玻璃钢，从普通化纤到芳纶，从单一材料到复合材料。每走一步，都使防弹衣的性能提高一大步。尽管防弹材料五花八门，品种繁多，但归纳起来，只有金属（包括合金材料）、玻璃钢、陶瓷、尼龙、碳化硅和凯夫拉六大类。其中，后三种是软性防弹材料，具有许多优良性能，已逐渐代替前三种刚性材料。尼龙是软性防弹材料，采用多层高强尼龙布，可有效防御手枪子弹和冲锋枪子弹，重量较轻;碳化硅纤维是一种无机纤维，它具有特别高的弹性模量，受到冲击时产生撕裂而吸收弹片的能量，削弱碎弹片对人体的伤害;凯夫拉纤维具有耐高温、高强高模量，其强度是钢的5倍，采用这种材料制成的防弹衣，防弹效果较好，穿着较舒适。当子弹或碎弹片射到凯夫拉层时，纤维本身受力变形，将消耗掉子弹或弹片的动能，从而保护了穿用者的安全。最近，超高分子量聚乙烯开始用于防弹层。尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯均是以其柔软的织物或是浸渍了树脂类化学物质的织物制作防弹层，其防弹的机理是相同的：利用它们的强度抵御子弹或碎弹片，抵御不了时，纤维扭曲变形嵌住子弹或碎弹片，第一层挡不住，还有第二层，颇有前仆后继的味道。

美国科学家通过转基因桑蚕能够培育出人造蜘蛛丝，未来它将被用于制造更结实的纤维，用于制造烧伤患者使用的纺织品和绷带，以及防弹衣。

新型防弹衣显露战场

防电子防弹衣

这种防弹衣不仅能防弹，而且还能在捕捉到来袭炮弹所发出的信号以后，立即进行处理，并在几微秒之内对信号进行修改，并发送出去，使来袭炮弹引信受骗上当，在距离目标几百米的地方就误认为已到达了应该引爆的高度，从而提前爆炸。它不仅能对付单发炮弹，而且可对付多弹来袭。

护神防弹衣

它采取先进技术，不断改进材料、改进工艺，由防弹钢片和高强纤维防弹织物组成的防弹层，可分散和消耗掉子弹所具有的能量。可有效防止手枪、轻型冲锋枪弹对人体的伤害。

蜘蛛丝防弹衣

蜘蛛丝也被认为是制作防弹衣的优良材料，只是目前由于大规模养殖蜘蛛的一系列问题尚未解决，还不具备实用价值。但科学家们已经开始运用仿生学理论研制人工蜘蛛丝，以期求得强度更高而质量更轻的防弹材料。在美国南部的佛罗里达州和许多拉美国家，生活着一种别名叫作“金眼”的蜘蛛，其体形较大，素以结网粘捕飞鸟而著称。近年来，美国军方对这种蜘蛛进行了大量研究，发现它的丝有着非常好的力学性能，抗张强度和弹性俱佳，是制作防弹衣物极为理想的材料。用它制作的防弹衣，重量将更轻、防弹性能将更好。目前，美国正在研究利用人工方法生产蜘蛛丝，采取生物基因工程技术生产丝纤维蛋白物，与蜘蛛丝进行混合，生产出制作防弹衣的材料。另外，我国成都天友公司最近正研制开发OEM1基因桑树工程和转蜘蛛丝蛋白基因工程。

仿生防弹衣

这种防弹衣，采用具有松塔和鹿角等生物属性的材料制作。穿上这种防弹衣的士兵，将可以抗风雨、防子弹。这是因为松塔能有效地对付潮湿，当大气湿度下降，松塔的鳞状叶子便会自动张开进行“呼吸”。基于此，利用类似松塔结构的人造纤维系统，组成新的纤维结构，能适应外界自然条件的变化。

多能防弹衣

使用最新材料制成，全重7.6公斤，包括战斗服、防弹衣、手套、新型战斗靴、制冷圆领衫、承载元件等。具有防弹、防化学战剂、防火、防热核、防红外监视、防激光、抗御风雨等多种功能。

防恐怖防弹衣

在当年美国总统里根遭到欣克利手枪刺杀后，各国军界对防弹衣的研究掀起了一股新的浪潮，各种各样的防恐怖防弹衣纷纷问世，大大提高了警卫防护能力。

高科技轻型防弹衣

在现代战场上，士兵要面临更多新式轻武器的威胁，防弹衣变得日益重要起来，但防弹衣的重量和防护性之间的关系一直没能得到较好的解决。为了解决这个问题，经过研究，美国陆军和海军陆战队推出了一种新型防弹背心，它采用先进的复合材料，重量大幅度减轻，比美军目前使用的防弹背心减轻了10英镑！而且防护效果较好，可抵御7.62毫米枪弹的正面射击。据研究人员透露，由于填充物使用了复合材料，使新型防弹背心的重量仅为16英镑（大约7.2公斤）。另外，该防弹背心可根据执行任务的不同而进行定制，一般情况下，如士兵在维和行动中执行巡逻任务时，可穿着标准的型号，能有效抵御9毫米手枪弹的射击;而在执行更加危险的作战任务时，士兵可在防弹背心上加装额外的装甲片，能抵御7.62毫米步枪弹的多点射击，防护效果大大加强。 考虑到每个人的身材不同，这种额外的装甲片有5种尺寸可供选择。而且，装甲片的拆卸也很方便，只要用力拉一下就可卸下来。另外，该防弹背心不仅对胸部和背部提供了保护，它对颈部也有较好的防护能力。

“液体装甲”防弹衣

据美国媒体报道，为了增强美军士兵在战场上的机动性与灵活性，美军此前一直在致力于开发一种重量更轻、使用更方便的“液体装甲”防弹衣。美军研究工作实验室此前一直在为美军士兵的“凯夫拉”防护用具系列研制一种全新的“液体装甲”，以使整套护具更加轻便灵活。据从事这一研发项目的官员称，一旦这种新型的“液体装甲”防弹衣研制成功并装备给美军士兵，那么美军士兵在执行作战任务时在跑动过程当中将会非常灵便，不会阻碍他们快速行进以及准确瞄准目标。“液体装甲”的关键成分是一种名为“剪切增稠液体”的物质。剪切增稠液体由悬浮在聚乙二醇中的坚硬粒子组成。聚乙二醇是无毒的，能承受的温度范围很大。极其细小的硅微粒（非常坚硬）是“剪切增稠液体”的另一成分。这种流动性很强的液体和坚硬的微粒结合后，能形成一种性能不同寻常的材料。美国陆军研究实验室武器与材料研究委员会负责该项目的工程师透露说，“剪切增稠液体”非常容易变形，会像液体一样流动。然而，一旦子弹或破片击中背心，它就会变成一种坚硬的材料，阻止射弹击穿士兵的身体。监狱警卫和警官都可以从这种技术中获益，液体装甲的防刺能力远远强于传统的防弹背心，这种能力对于监狱警卫尤其重要，因为他们经常受到手工制作的尖锐武器的袭击。