神奇的液體防彈衣

余風

好萊塢科幻大片《終結者2：審判日》，無疑是上個世紀科幻片中的超級經典之作，片中兩個來自未來世界的機器人終結者T800和T1000的形象塑造堪稱完美。特別是T1000是一個可以在液、固兩態之間切換的機器人，它在通過鐵柵欄時，能把部分身體變成液態，從而悄然無息地潛入任何地方。除此之外，它的另一個本領是能變成任何它接觸過的人和結構不太復雜的物體，并且隨意變型的身體能成為方便的殺人武器。由于它的身體全部是用特殊的液態金屬制成，它還能能抵擋高速飛行的子彈，并在中彈后立刻恢復原狀。

其實，液體防彈技術并非只存在于科幻大片中，隨著科技的發展，它已經成為現實——2015年4月，波蘭莫拉泰克斯紡織技術研究所研制出液體材料STF和MRF，并用它們制造出新型液體防彈衣，不僅重量比傳統的防彈衣更輕、更柔韌，而且還能提供更加安全的保護，可擋下以450米/秒速度射出的子彈。

實際上，早在2006年，美國陸軍研究實驗室（ARL）和特拉華州立大學合成物質研究中心（UDTC）的科學家就已運用新型納米科技成功研制出一種“神水”——“剪切增稠液”STF，并用它制造出美軍新一代戰斗服。

此后，在2011年1月13日舉辦的國際防務產品展上，英國BAESystems公司展示了其研發的一款“液體防彈衣”。這種新型防彈衣使用了一種特殊的液體防彈材料——“防彈奶油凍”，這種液體材料與英國人常喝的蛋奶糊具有某些相似點：當蛋奶糊被加熱并被攪拌時，它就會變稠變厚；而這種特殊液體材料在受到子彈撞擊后，也會迅速變厚變硬。

2013年11月，我國也成功研制出液體防彈衣。據項目研發團隊帶頭人、中國工程物理研究院研究員鐘發春博士介紹，用該材料制作的防彈衣比傳統防彈衣的厚度減少45%，防彈性能提升30%左右。該項成果的誕生，不僅是我國新材料領域的一個革命性重大突破，也使我國成為世界上繼美國和英國之后第三個掌握該項技術的國家。

如果進行防彈功能大PK的話，普通防彈衣在新型液體防彈衣面前簡直弱爆了——普通防彈衣由20～40層“凱夫拉”防彈纖維構成，不易分散子彈的沖擊力，容易對人體造成深度創傷；而STF液體防彈衣則由“凱夫拉”防彈纖維和特殊液體構成，能抵抗速度達450米/秒的子彈，它可以迅速分散子彈的沖擊力，有效減緩子彈對人體的傷害，防彈性能卓越。

那么，STF液體防彈衣為什么會具有這樣強大的防彈功能？

這要從STF的特性說起。STF是一種看似普通的淡藍色液體，卻擁有一種獨一無二的神奇“變身”本領——當用塑料棒輕輕攪拌它時，它與普通的液體并沒什么兩樣；但一旦加快攪拌的速度和力量，它就會越來越黏稠，幾乎瞬間就會從液體變成固體。

STF之所以具有這種神奇的本領，是因為它是一種處在固液混合狀態的納米粒子溶劑，由聚乙二醇和懸浮在其中的堅硬粒子組成。聚乙二醇是一種應用廣泛的無毒液體，能承受的溫度范圍很廣，與許多有機物都有著良好的相溶性，能溶于水、乙醇和其他許多有機溶劑。它的化學性能穩定，不水解，不變質，不易與化學品發生反應，同時，它安全無毒，對眼睛和皮膚都不會產生明顯刺激。

STF的另一個成分是非常堅硬、極其細小的硅微粒。當流動性很強的聚乙二醇液體和堅硬的硅微粒結合后，就會形成一種性能不同尋常的材料。當運動緩慢時，硬質粒子能夠到處運動，因此STF呈現的是液態；但當運動迅速時，硬質粒子互相碰撞，阻礙了彼此的運動，液體就變成了異常堅固的固體。但一旦運動變緩慢，固體又會很快變成液體。

根據STF的這個特性，人們制造出了平時很柔軟、但當受到強力沖擊時就會變得堅固無比的新型“液體裝甲”。

“液體裝甲”的制作過程并不復雜：把目前通用的“凱夫拉”防彈背心織物放在STF中浸泡一下，即大功告成——當STF滲入織物后，通常狀態下它是以液態的形式存在。但是，當織物受到沖擊壓緊時，STF就會立刻變成堅硬的固體，使織物更強韌，難以被穿透；同時，它還會把子彈等造成的沖擊力沿織物迅速向四周擴散，大大降低單位面積的壓強，從而將子彈對人身體的損傷降到最低程度。而當沖擊力消失之后，STF又恢復液體狀態，織物也重新變軟，便于人體活動。

此外，STF也可以被灌裝在傳統防彈衣的夾層內，這樣當子彈或彈片打到這種新型防彈衣上時，里面的液體會在子彈（或彈片）的壓力作用下瞬間轉化為一種硬度極高的物質。當外部壓力消失后，這種高硬度物質又恢復到液體狀態。

STF納米防彈材料是一種成本低、重量輕的新材料，可以抵御尖釘、刺刀和子彈的襲擊，其防彈能力不僅大大優于此前制造防彈衣的專用頂級材料“凱夫拉”，而且彈性更好、更薄，潛在用途非常廣泛，不僅可以用來制造防護服、頭盔、手套、靴子和汽車裝甲，為軍人和警察提供保護，而且還能廣泛應用于運動裝備、汽車保險杠、減震器、高速列車、土木工程、生產機床、體育器材以及日常安保器材。

據美國軍方測試，STF納米防彈材料對世界上所有的制式小口徑輕武器的防護率和對人體的覆蓋率都達到了100%，因此在防護性能方面，可以說用STF制造的“液體裝甲”是目前世界上防護力最好的裝備。

另一方面，在靈活度方面，傳統的鋼板防彈衣以及“凱夫拉”制成的防彈衣，不僅厚重，而且非常堅硬，無法用于制造需要彎曲折疊的褲子和袖子，因此只能保護軀干部分，無法保護人體的頸部、肩關節、膝關節、腿部和肘部等許多關鍵部位和彎曲部位。而這些部位由于經常活動和彎曲，即使穿戴了其他防護器具，也非常容易受到傷害。

利用STF制成的新型防彈衣，質地柔軟堅韌，可以制造全套盔甲，保護包括頸部、肩關節、膝關節、腿部和肘部等在內的人體的任何部位。而且，無論人的身體如何彎曲，防彈衣的防護性能都不會受損。因此，它完美地解決了防彈衣防護能力與輕便靈活性的歷史性難題。

當然，如果僅僅是研制出STF液體，波蘭莫拉泰克斯紡織技術研究所根本稱不上是創新，畢竟，這種材料美國人早就研制出來了。實際上，波蘭人的創新之處在于，除了STF液體外，他們還創造出了另一種可以加固“凱夫拉”防彈衣的材料——磁流變液體MRF。

MRF是一種充滿鐵粒子的油狀物。通常，液體中的表面活性劑環繞著粒子，并保持它們懸浮在液體中。一般來說，鐵粒子占總液體容量的20%～40%。

這些鐵粒子體積非常小，直徑只有3～10微米。不過，它們對液體的黏滯度有很大的影響。在磁場環境下，粒子排成一列，液體迅速變得濃稠。名詞“磁流變液”就是來自于這種效果，磁力可以同時改變磁流變液體的形狀和黏度。

當沒有電流流過電線時，防彈衣會很柔韌，但是打開開關后，電流開始在電線中流動，制造出一個磁場，這個磁場會立刻使防彈衣變得更硬、更堅固。將開關撥到相反的位置后，電流就會停止流動，防彈衣又重新變得柔韌。

未來，穿上這種防彈衣后，士兵們也許能更加坦然地走上戰場，警察們也許能更加無懼地面對兇徒。（責任編輯/清揚）