美國(guó)最近推出使用新型STF技術(shù)的液態(tài)性防彈服

　　1 前言

　　高性能抗撞擊防護(hù)服是一種智能化高性能紡織材料所制成，它很好地解決了平時(shí)穿著舒適性和遇撞擊時(shí)的功能性要求二者不能兼顧的矛盾。最近，國(guó)內(nèi)外在這方面研究頗多，開(kāi)發(fā)了不少具有類(lèi)似特性的防護(hù)材料及其處理技術(shù)。

　　據(jù)“國(guó)際纖維雜志”國(guó)際記者ADRIAN WILSON報(bào)道，美國(guó)最近又推出了一種新型液態(tài)性織物處理技術(shù)，可以顯著地增強(qiáng)服裝的防護(hù)性能。北美地區(qū)最大的防彈服（body armor）生產(chǎn)商Armor Holdings公司已首次獲得該剪切增稠液體[（Shear Thickening Fluid）(STF)]技術(shù)特許，準(zhǔn)備年末用此工藝進(jìn)行生產(chǎn)，關(guān)于該新產(chǎn)品的其它特許事宜正在洽談中。

　　2 防彈服簡(jiǎn)述

　　美國(guó)軍士所穿的一般防彈服，通常是由20-40層Kevlar纖維織物制成，帶有硬質(zhì)陶瓷嵌片，用于高危環(huán)境以防不測(cè)。這種材質(zhì)對(duì)于軀干以外其它需要活動(dòng)自如、操作方便的部位，如手臂、雙腿和頸部來(lái)說(shuō)，就顯得過(guò)于臃腫和堅(jiān)硬；并且防彈背心（Bullet Proof Vest）及其Kevlar材料在防護(hù)刺戳和榴霰彈等方面亦并非特別有效。

　　3 液態(tài)性防彈服（Liquid Body Armor）

　　被形容為“液態(tài)性防彈服”的STF技術(shù)系由混于非蒸發(fā)性液體（乙二醇和聚乙二醇）中的硬質(zhì)硅膠納米顆粒的作用。浸漬于織物纖維的STF材料，在通常低能量狀態(tài)，即未受到撞擊時(shí)，它正常流動(dòng)；當(dāng)受到觸發(fā)或碰撞，其納米顆粒材料便變硬，提供無(wú)法估量的防護(hù)作用。

　　這種功能看似和其它一些用于防護(hù)服裝的現(xiàn)代化材料的原理雷同。

　　例如英國(guó)d3o實(shí)驗(yàn)所的d3o，它就是由智能化分子材料制成，平時(shí)不顯現(xiàn)特別防護(hù)性能，自由流動(dòng)；一旦遇到震動(dòng)，分子便連鎖在一起（lock together）發(fā)揮阻隔防護(hù)作用。即當(dāng)穿著者在自然狀態(tài)活動(dòng)時(shí)，d3o材料中的分子以低速度相互流動(dòng)；當(dāng)受到碰撞力時(shí)，這些分子就會(huì)快速活動(dòng)，立即相互連接形成防護(hù)阻隔材料；當(dāng)撞擊作用停止或消失，分子立即解鎖（unlock）不受抑制而正常流動(dòng)，使織物恢復(fù)可撓曲性狀態(tài)。

　　d3o的功效可以聯(lián)想到濕沙。當(dāng)用手使?jié)裆尘徛苿?dòng)，沙粒自由流動(dòng)相互位移；如使其突然受力活動(dòng)，沙粒便相互聯(lián)鎖并結(jié)在一起，成為一團(tuán)硬塊。對(duì)d3o材料來(lái)說(shuō)，遇到撞擊常是發(fā)生在幾分之一秒或更短的時(shí)間內(nèi)，動(dòng)作愈快或撞擊愈重，這種作用愈強(qiáng)烈。

　　另一種新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品是Dow Corning公司的活性防護(hù)系統(tǒng)（Active Protection System）。它由經(jīng)特種硅材料涂層三維襯墊織物（Spacer Textile）組成。在一般環(huán)境下仍保持柔軟和可撓曲性，而當(dāng)受撞擊后，便立即變硬；撞擊力消失，該材料又馬上恢復(fù)柔性狀態(tài)。

　　4 機(jī)理及應(yīng)用

　　無(wú)論是d3o還是Dow的活性防護(hù)系統(tǒng)，和STF技術(shù)一樣，都是為防彈用途而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。剪切增稠液體性材料STF由二部分人員聯(lián)合研制而成。一是德拉華州大學(xué)Norman Wagner教授領(lǐng)銜；另一是馬里蘭州Aberdeen軍事研究實(shí)驗(yàn)所Eric Wetzel博士掛帥。

　　STF處理過(guò)程是采用浸漬法而不是涂層法。對(duì)比一般的Kevlar纖維材料，它顯示出特別的抗刺戳和減輕鈍性殺傷（blunt frauma）的效能；而這類(lèi)防御功能，對(duì)Kevlar纖維材料來(lái)說(shuō)，則是無(wú)能為力的。 液體性材質(zhì)變硬時(shí)，使外來(lái)的任何撞擊能量可以分布到一個(gè)面積很大的區(qū)域，例如子彈的沖力就不會(huì)集中在擊中點(diǎn)這一極小的區(qū)域，而擴(kuò)散到其周?chē)鷧^(qū)域的織物上。

　　子彈射擊試驗(yàn)證明STF確有利于防止子彈穿透，其效果根據(jù)所用Kevlar層材質(zhì)不同而異。層數(shù)很少、浸漬STF的Kevlar纖維織物，就可以達(dá)到更多層未經(jīng)處理織物的防護(hù)效果。

　　STF材料的其它用途，還有如汽車(chē)防撞擊部件或輪胎增強(qiáng)材料等，應(yīng)用領(lǐng)域正在擴(kuò)大。