重塑“鎧甲”：軍用防護材料迭代之變

????????警用裝備網(wǎng)訊：?前不久，《科學(xué)》雜志刊發(fā)的一篇研究文章披露，美國西北大學(xué)開發(fā)出一種超強防撕裂材料。世界多家防務(wù)公司表示，這款材料的發(fā)明有望改變現(xiàn)代防彈衣的設(shè)計理念。

　　瞬息萬變的戰(zhàn)場上，如何更好地抵御傷害一直是軍工領(lǐng)域關(guān)注的重點。正所謂“一代材料、一代裝備”，軍用防護材料的演進始終與戰(zhàn)爭形態(tài)緊密交織。從冷兵器時代的青銅甲胄到信息化戰(zhàn)爭中的智能裝甲，防護材料的每一次革新，都在重新定義戰(zhàn)場生存法則。

俄羅斯Ratnik-3作戰(zhàn)服模型。據(jù)悉，該作戰(zhàn)服采用新型防護材料，能幫助士兵達到一定隱身效果。供圖：陽? 明

　　那么，在戰(zhàn)場“矛”與“盾”的交鋒中，軍用防護材料經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展之路？不同時期具備哪些不同特點？未來又將走向何方？本期，我們一探究竟。

　　重塑“鎧甲”：軍用防護材料迭代之變

　　追溯起來，人類對士兵身體防護的需求貫穿著整個戰(zhàn)爭史。

　　早在冷兵器時代，就出現(xiàn)了皮革、銅鐵等材料制成的鎧甲。進入14世紀后，黑火藥席卷歐亞戰(zhàn)場。人們逐漸認識到，傳統(tǒng)鎧甲已無法滿足戰(zhàn)場需求，越來越多不同材質(zhì)的防護裝備相繼問世。

　　直到第一次世界大戰(zhàn)期間，現(xiàn)代意義上的軍用防護材料才迎來重要發(fā)展。

　　第一次世界大戰(zhàn)中，拉鋸的壕溝戰(zhàn)讓英國軍隊損失慘重，為士兵制造一款能夠抵御低速流彈和炮彈破片的“護身甲”成為當務(wù)之急。英國科研人員將目光鎖定強度和硬度較大的金屬材料，率先打造出鋼絲馬甲。但這種馬甲重達9千克，步兵穿上它，打仗很不方便。因此，“護身甲”主要配發(fā)給轟炸機飛行員，盡可能地保護他們在空中免遭子彈或彈片傷害。

　　一戰(zhàn)結(jié)束后，世界各軍事大國開始下大力研制防彈衣。然而，“超重”問題始終是影響士兵機動性的一大“痛點”，科研人員為此開啟了艱難的探索。以蘇聯(lián)SN-42胸甲為例，這一經(jīng)典防彈衣的背后，是一場激烈的競爭。

　　1941年蘇德戰(zhàn)爭爆發(fā)后，為減少前線人員傷亡，蘇軍炮兵總局對各軍工廠的單兵護甲進行了競標測試。在此期間，莫斯科鋼鐵學(xué)院研發(fā)了熱軋鋼胸甲，還設(shè)計了折疊腳架，但因代工廠工藝缺陷，導(dǎo)致胸甲的防護性能大幅降低。同時，蘇軍第48研究所使用淬火回火等工藝，生產(chǎn)多款護甲及輕量化背心式防彈衣，也因防護面積過小被淘汰。

　　最終，蘇軍第13研究所的SN-42胸甲在競標中脫穎而出。這款胸甲采用2毫米厚的36SG鋼制造，重3.5千克，可抵御100米外德軍MP-40沖鋒槍發(fā)射的9毫米子彈，在斯大林格勒保衛(wèi)戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用。

　　優(yōu)異的硬度和穩(wěn)定性，奠定了金屬材料在軍用防護領(lǐng)域的地位。

　　通過優(yōu)化金屬成分和熱處理工藝，如今的金屬防護材料正向著強度更高、韌性更高的方向發(fā)展。例如，裝甲鋼中加入鉻、鎳、鉬等元素，可以改善其綜合性能，使其在面對高速彈丸沖擊時，既能有效抵御穿透，又能減少脆性斷裂的風(fēng)險。

　　現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，新的作戰(zhàn)方式對士兵的速度和靈活性提出了新的要求，金屬材料在單兵防護領(lǐng)域逐漸退出舞臺中心，更多是以插板的形式存在。但在坦克、裝甲車等大型裝備領(lǐng)域，金屬仍是無可替代的防護核心材料。以德國新型豹2A7主戰(zhàn)坦克為例，其炮塔和車體部分安裝了“先進模塊化裝甲防護”組件，該組件由鋼合金、納米鋼和納米陶瓷等材料制成，使薄裝甲板具備了更強的韌性和硬度，機械性能實現(xiàn)翻倍。

　　此外，隨著技術(shù)的不斷進步，一些新型金屬防護材料也開始嶄露頭角。比如，鈦合金具有低密度、高強度、耐腐蝕的特性，現(xiàn)已成為高端輕量化防護材料的理想選擇。而鎢合金則憑借其高密度、高硬度、耐高溫及優(yōu)異的抗彈性能，在軍事領(lǐng)域扮演著“動能殺傷與硬核防護”的重要角色。

　　由此可見，金屬材料發(fā)展至今，仍然是不可或缺的軍用防護材料。一代代科研人員經(jīng)過不懈地努力與探索，不斷刷新著金屬防護材料的性能。

　　合成材料實現(xiàn)“后來居上”

　　20世紀中葉，化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域迎來革命性突破，一系列合成材料為軍用防護材料的發(fā)展帶來了契機。于是，世界各國紛紛著手本國軍用防護材料的升級換代，實現(xiàn)材料的“減重強能”。

　　高性能纖維的誕生是升級換代的第一聲“驚雷”。尼龍纖維雖在二戰(zhàn)時期已用于制造防彈衣，但實戰(zhàn)表明，尼龍防彈衣的強度不足以抵御步槍子彈射擊。

　　真正的突破發(fā)生在1964年，波蘭裔美國女化學(xué)家斯蒂芬妮·克沃勒克在研究一種輪胎材料時，意外合成了一種質(zhì)地輕薄的乳狀溶液，當時，這種渾濁溶液通常被認為無用而丟棄。然而，克沃勒克說服了負責(zé)運行噴頭絲的技術(shù)人員查爾斯·斯姆林，嘗試將這種溶液放入噴頭絲中進行測試。

　　結(jié)果出乎意料——在尼龍斷裂的情況下，這種新的纖維依舊完好。經(jīng)過不斷研究改進，1971年，杜邦公司正式將其命名為“凱夫拉”。凱夫拉纖維的強度是同等質(zhì)量鋼鐵的5倍，密度卻僅為鋼鐵的1/5，這一特性使其在防彈領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，被譽為“裝甲衛(wèi)士”。

　　同一時期，考慮到越南戰(zhàn)爭中鋼制防護裝備的局限性，美國陸軍納迪克研究實驗室試圖將“凱夫拉”應(yīng)用于步兵防護系統(tǒng)，設(shè)計出地面部隊單兵裝甲系統(tǒng)（PASGT）頭盔，并參與了1983年美國入侵格林納達的軍事行動。

　　采用了凱夫拉材料的頭盔，防彈性能大大提高。行動期間，一頂PASGT頭盔甚至擋住了對手AK-47突擊步槍射出的子彈。雖然這只是一個特例，但不可否認的是，體驗過PASGT頭盔的舒適性和極好的防彈性能之后，士兵們都將其視為最重要的防護裝具。

　　“凱夫拉”的成功開啟了軟質(zhì)防彈衣的時代，其后的特沃倫纖維、超高分子量聚乙烯纖維等高性能合成纖維的出現(xiàn)與應(yīng)用，使防護裝備實現(xiàn)了輕量化與高強度的完美結(jié)合。

　　然而，穿上防彈衣也并不代表就有了“金鐘罩”。軟質(zhì)防彈衣的材質(zhì)決定了它只能在一定距離上防御部分口徑較小的子彈，對較大口徑的榴彈，它仍是心有余而力不足。此外，一些軟質(zhì)防彈衣被子彈第一次擊中后，相應(yīng)部位纖維會拉伸或者斷裂，對連續(xù)射擊的子彈無法形成有效防御。最致命的是，刀具、匕首等尖銳兵器很容易刺破纖維材料，使其喪失防護功能。

　　如何破解軟質(zhì)防彈衣的“罩門”？

　　軟硬復(fù)合式材料給出了答案。相比于材質(zhì)本身的創(chuàng)新，軟硬復(fù)合式防護材料是一種材料結(jié)構(gòu)的升級。20世紀90年代初，美國陸軍開發(fā)了一款專門的護甲。這件護甲用凱夫拉材料作內(nèi)襯，外加一塊8磅重的氧化鋁陶瓷板，在1993年10月的摩加迪沙戰(zhàn)役中，展現(xiàn)出了不俗的防護效果，防彈性能得到驗證。

　　在此基礎(chǔ)上，美國陸軍正式推出了IBA防彈背心，由凱夫拉材料作背心主體，由碳化硼或碳化硅陶瓷制成“嵌入式輕武器護板”。這款背心可以抵擋7.62毫米步槍彈的射擊，一度風(fēng)靡當時的戰(zhàn)場。

　　經(jīng)過一段時間的發(fā)展，這種“軟硬兼具”的復(fù)合式防護材料基本形成了一種通用的構(gòu)成：外層由輕質(zhì)陶瓷片、金屬板等硬質(zhì)材料制成，通過材料變形來吸收和減緩子彈或者彈片的沖擊力，同時將剩余能量傳遞給內(nèi)層的高性能纖維織物進行進一步吸收。

　　合成材料的應(yīng)用，標志著軍事防護領(lǐng)域的又一次飛躍。隨著技術(shù)的進步和戰(zhàn)場環(huán)境的復(fù)雜化，軍用防護材料的發(fā)展已經(jīng)從單一的均質(zhì)材料向多種材料復(fù)合的方向延伸。

　　新型材料發(fā)展方興未艾

　　軍用防護材料演進史的背后，既是一部材料科學(xué)的創(chuàng)新史，也是一部戰(zhàn)爭形態(tài)的變革史。

　　隨著戰(zhàn)爭進入信息化時代，電子戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)等成為重要作戰(zhàn)樣式，交戰(zhàn)雙方“發(fā)現(xiàn)即摧毀”的能力大幅提升，快速部署、高速機動、靈活反應(yīng)成為制勝關(guān)鍵。傳統(tǒng)的防護裝備已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場的需要，防護材料的發(fā)展迎來新的挑戰(zhàn)。

　　一方面，武器裝備和作戰(zhàn)平臺越來越先進，種類越來越多，負重與戰(zhàn)斗力之間的矛盾不斷升級。

　　據(jù)美國陸軍研究實驗室的一份報告顯示，在伊拉克和阿富汗服役的美軍士兵中，平均每人負重高達53公斤，從戰(zhàn)場上撤離的負傷人員中，有1/3是由于肌肉骨骼損傷、韌帶損傷和脊椎損傷引起的，是作戰(zhàn)負傷數(shù)量的兩倍。

　　另一方面，隨著信息化、智能化、無人化技術(shù)與裝備的大量運用，戰(zhàn)場空間正逐步向深海、太空、電磁等多維空間領(lǐng)域拓展，戰(zhàn)場威脅不再局限于傳統(tǒng)的槍彈和炮彈破片，而是向更加多元復(fù)合的方向發(fā)展。

　　2024年敘利亞出現(xiàn)的“電磁IED”，僅利用手機信號觸發(fā)微波脈沖，就導(dǎo)致23臺裝甲車電子系統(tǒng)燒毀，充分暴露了傳統(tǒng)防護材料在“無形戰(zhàn)場”中的短板。

　　為適應(yīng)這種新變化，軍用防護材料也加快自身發(fā)展，在一系列高新技術(shù)助攻下，呈現(xiàn)出新特征、新趨勢：

　　——輕量化。為了提高士兵和裝備在戰(zhàn)場上行動的靈活性和機動性，科研人員正在不斷開發(fā)新型高性能輕質(zhì)材料。比如，英國BAE公司利用一種名為“剪切增稠液”的特殊液體研發(fā)出一款液體防彈衣。“剪切增稠液”與凱夫拉材料結(jié)合后，不僅厚度減少了近一半，同時可以分散沖擊力，提升防護性能。

　　——多功能?，F(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜、威脅多元，軍用防護材料將突破防殺傷的單一定位，實現(xiàn)多元化功能集成。俄羅斯的“戰(zhàn)士-3”單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)中，其頭盔和作戰(zhàn)服采用的電誘導(dǎo)材料可以根據(jù)環(huán)境改變顏色，模仿復(fù)雜的圖形，達到一定的隱身效果。此外，新開發(fā)的作戰(zhàn)服織物還可防止人體熱量散發(fā)，具備防紅外功能。

　　——智能化。智能防護材料的設(shè)計理念是有感知、響應(yīng)和自我調(diào)節(jié)功能的新型材料，它能夠根據(jù)外界環(huán)境的變化自動調(diào)整自身性能，以提供最佳的防護效果。例如，美國陸軍曾開發(fā)過一種自愈合防護材料，當其受到劃傷或彈片沖擊出現(xiàn)裂紋時，內(nèi)部的微膠囊會破裂釋放出修復(fù)劑，自動完成裂口修補。

　　軍用防護材料的發(fā)展軌跡，折射出人類對戰(zhàn)爭規(guī)律認知的深化。從被動防御到主動適應(yīng)，從單一功能到智能集成，每一次突破，都是重塑戰(zhàn)場上“矛”與“盾”平衡的過程。隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展及其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，新的防護材料將不斷涌現(xiàn)，給未來戰(zhàn)場帶來更加深刻的變革。

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