防弹面料既轻便又坚固
北京大学张锦课题组
一种新材料非常坚固，只需一片 1.8 毫米厚的材料就可以阻挡子弹，使其比凯夫拉纤维更坚固，并且可能是有史以来最坚固的织物。
防弹背心的工作原理是通过连接的纤维网络传播射弹的能量。就凯夫拉纤维而言，这些纤维是由芳纶制成的，芳纶是一组以具有极高强度而闻名的聚合物链化学物质。然而，在极端压力下，这些聚合物链可能会滑动，从而限制了它们提供的保护。
六年来，张进 中国北京大学的博士和他的同事们一直在尝试开发比凯夫拉纤维或迪尼玛纤维更坚固的材料，这是一种不同类型的聚乙烯纤维，通常被认为是世界上最坚固的织物。
“超高动态强度和韧性对于冲击防护应用中的纤维材料至关重要，”张说。 “其中包括防弹装甲、车辆和飞机。”
现在，他的团队已经找到了一种将碳纳米管与芳纶聚合物链对齐的方法，以防止分子滑动。 “我们的新型纤维明显超越了所有报道的宏观高性能聚合物纤维，”张说。 “我们的面料完全优于凯夫拉纤维。”
张说，这种新材料是一种“人造碳纳米管/杂环芳纶复合材料”，但他希望“稍后”能想出一个与凯夫拉类似的更响亮的名字。
由于该材料比凯夫拉强度更高，因此可以用更少的材料达到相同的防弹效果。张说，单层织物厚度约为 0.6 毫米，可以将每秒 300 米的子弹速度降低至 220 m/s。 “根据能量吸收计算，大约三层织物足以阻挡子弹”，总厚度为 1.8 毫米。相比之下，Kevlar 必须至少有 4 毫米厚才能阻止同样的子弹。
朱莉·凯尼 澳大利亚悉尼大学的研究人员表示，芳纶纤维与定向碳纳米管的结合具有创新性。
“这种方法有可能用于生产其他新型复合材料，”凯尼说。她还表示，该制造策略与现有的工业流程兼容，使其有望实现可扩展生产和现实世界的采用。
“对于个人和军事防护，这些材料可用于制造更轻、更有效的防弹背心和装甲，在不牺牲机动性的情况下提高安全性，”她说。
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