美国最近推出使用新型STF技术的液态性防弹服

　　1 前言

　　高性能抗撞击防护服是一种智能化高性能纺织材料所制成，它很好地解决了平时穿着舒适性和遇撞击时的功能性要求二者不能兼顾的矛盾。最近，国内外在这方面研究颇多，开发了不少具有类似特性的防护材料及其处理技术。

　　据“国际纤维杂志”国际记者ADRIAN WILSON报道，美国最近又推出了一种新型液态性织物处理技术，可以显著地增强服装的防护性能。北美地区最大的防弹服（body armor）生产商Armor Holdings公司已首次获得该剪切增稠液体[（Shear Thickening Fluid）(STF)]技术特许，准备年末用此工艺进行生产，关于该新产品的其它特许事宜正在洽谈中。

　　2 防弹服简述

　　美国军士所穿的一般防弹服，通常是由20-40层Kevlar纤维织物制成，带有硬质陶瓷嵌片，用于高危环境以防不测。这种材质对于躯干以外其它需要活动自如、操作方便的部位，如手臂、双腿和颈部来说，就显得过于臃肿和坚硬；并且防弹背心（Bullet Proof Vest）及其Kevlar材料在防护刺戳和榴霰弹等方面亦并非特别有效。

　　3 液态性防弹服（Liquid Body Armor）

　　被形容为“液态性防弹服”的STF技术系由混于非蒸发性液体（乙二醇和聚乙二醇）中的硬质硅胶纳米颗粒的作用。浸渍于织物纤维的STF材料，在通常低能量状态，即未受到撞击时，它正常流动；当受到触发或碰撞，其纳米颗粒材料便变硬，提供无法估量的防护作用。

　　这种功能看似和其它一些用于防护服装的现代化材料的原理雷同。
例如英国d3o实验所的d3o，它就是由智能化分子材料制成，平时不显现特别防护性能，自由流动；一旦遇到震动，分子便连锁在一起（lock together）发挥阻隔防护作用。即当穿着者在自然状态活动时，d3o材料中的分子以低速度相互流动；当受到碰撞力时，这些分子就会快速活动，立即相互连接形成防护阻隔材料；当撞击作用停止或消失，分子立即解锁（unlock）不受抑制而正常流动，使织物恢复可挠曲性状态。

　　d3o的功效可以联想到湿沙。当用手使湿沙缓慢移动，沙粒自由流动相互位移；如使其突然受力活动，沙粒便相互联锁并结在一起，成为一团硬块。对d3o材料来说，遇到撞击常是发生在几分之一秒或更短的时间内，动作愈快或撞击愈重，这种作用愈强烈。

　　另一种新开发的产品是Dow Corning公司的活性防护系统（Active Protection System）。它由经特种硅材料涂层三维衬垫织物（Spacer Textile）组成。在一般环境下仍保持柔软和可挠曲性，而当受撞击后，便立即变硬；撞击力消失，该材料又马上恢复柔性状态。

　　4 机理及应用

　　无论是d3o还是Dow的活性防护系统，和STF技术一样，都是为防弹用途而开发设计的。剪切增稠液体性材料STF由二部分人员联合研制而成。一是德拉华州大学Norman Wagner教授领衔；另一是马里兰州Aberdeen军事研究实验所Eric Wetzel博士挂帅。

　　STF处理过程是采用浸渍法而不是涂层法。对比一般的Kevlar纤维材料，它显示出特别的抗刺戳和减轻钝性杀伤（blunt frauma）的效能；而这类防御功能，对Kevlar纤维材料来说，则是无能为力的。
液体性材质变硬时，使外来的任何撞击能量可以分布到一个面积很大的区域，例如子弹的冲力就不会集中在击中点这一极小的区域，而扩散到其周围区域的织物上。
　　子弹射击试验证明STF确有利于防止子弹穿透，其效果根据所用Kevlar层材质不同而异。层数很少、浸渍STF的Kevlar纤维织物，就可以达到更多层未经处理织物的防护效果。

　　STF材料的其它用途，还有如汽车防撞击部件或轮胎增强材料等，应用领域正在扩大。

　　来源：产业用纺织品行业协会