俄研制纳米液体盔甲 遇冲击变硬可防弹

　　解密“神水”STF

　　2006年，美国“陆军研究实验室”(ARL)和“特拉华州立大学合成物质研究中心”(UDTC)的科学家运用新型纳米科技成功研制出“剪切增稠液体”(STF)，并据此制造出美军新一代的战斗服。STF是一种淡蓝色的液体，它拥有不可思议、独一无二的特性。当用塑料棒轻轻搅拌它的时候，会发现它跟普通的液体没什么两样；但一旦试图加快搅拌的速度和力量，就会发现它越来越黏稠，几乎立刻变得无法搅动。这种STF其实是一种处在固液混合状态的纳米粒子溶剂，它是由聚乙二醇和悬浮在其中的坚硬粒子组成。聚乙二醇是一种应用广泛的无毒液体，能承受的温度范围很广，是非常理想的作为溶剂的基质。而且由于它是有机物，不溶于水，因此不用担心在下雨或涉水后会溶解和消失。

　　STF的另一成分是非常坚硬、极其细小的硅微粒。当这种流动性很强的液体和坚硬的微粒结合后，就能形成一种性能不同寻常的材料。当运动缓慢时，硬质粒子能够到处运动，因此STF呈现的是液态；但当运动迅速的时候，硬质粒子互相碰撞，阻碍了彼此的运动，液体就变成了异常坚固的固体。根据这个原理和特性，人们就制造出了平时自然状态下很柔软，但当受到强力冲击时就会变得坚固无比的防护材料。利用它制造出来的防护服叫做“液体装甲”。当把STF渗入织物中，通常状态下它是以液态的形式存在。但是，织物一旦受到冲击、压紧，STF就立刻变成坚硬的固体，使织物更强韧，难以被穿透。

　　液体装甲的制作也非常简便，把目前通用的“凯夫拉”防弹背心织物放在最新研制出来的STF中浸泡一下，即大功告成。另外，它也可以被灌装在传统防弹衣的夹层内，这样当子弹或弹片打到这种新型防弹衣上时，里面的液体会在子弹(或弹片)压力作用下瞬间转化为一种硬度极高的物质。当外部压力消失后，这种高硬度物质又恢复到液体状态。因此虽然防护服平时只是普通布料，平时柔软舒适，一旦遭到刀枪等利物砍、刺，或高速子弹、弹片冲击，就在瞬间变得坚韧无比。同时这种STF还会把子弹等造成的冲击力沿织物迅速向四周扩散，大大降低单位面积的压强，将对人身体的损伤降到最低程度。而当冲击力消失之后，STF又恢复液体状态，织物也重新变软，便于人员活动。

　　这种STF纳米防弹材料是一种成本低、重量轻的新材料，不但这种材料的防弹能力大大优于当前制造防弹衣专用的顶级织物“凯夫拉”，而且弹性更好、更薄，潜在的用途非常广泛。据美国军方测试，该纳米防弹材料对世界上现有国家所有的制式小口径轻武器的防护率和对人体的覆盖率都达到了100%，取得了出人意料的效果。因此在防护性能方面，可以说用STF制造的液体装甲是目前防护力最好的材料。

　　另一方面，在通常情况下，传统的钢板防弹衣甚至是“凯夫拉”制成的防弹衣都无法保护人体的许多关键部位和弯曲的部位，如颈部、肩关节、膝关节、腿部和肘部等，这是因为传统的防弹衣不仅厚重，而且非常坚硬，很不便于用来制造需要弯曲折叠的裤子和袖子，因此只能保护躯干部分。而这些部位需要经常活动和弯曲，即使在穿戴了防护器具的情况下也很容易受到伤害。现在利用STF处理的新型防弹衣，柔软坚韧，可以制造连袖子带裤腿的全套衣服，保护军人的任何一个部位，无论人的身体如何弯曲，防弹衣的防护性能都不会受损，成为真正意义上的防弹衣。由此可见，STF采用了创新的理念和技术，从而完美地解决了防护能力与轻便灵活性的历史性难题。

　　应用前景展望

　　随着制造工艺的成熟和完善，现在“液体纳米装甲”有望大批量生产。这种新型防弹衣的头盔、衣服和靴子全部用STF处理过的材料制成，不但能够护住全身，还非常的柔软轻盈，丝毫不妨碍士兵在战斗中的灵活性。利用STF技术制造的新型防弹衣将于今年年底批量上市销售，预计每件售价为500美元-600美元。据报道，这种新型液体防弹衣将于今年年内首先装备美国驻伊拉克部队。

　　在其他用途上，由于STF能使织物变得无比强韧，完全可以抵御尖钉、刺刀和子弹的袭击，同时又不改变织物的重量、舒适度和弹性。因此STF的用途非常广泛。目前这种纳米材料主要应用在军事、警用和部分民用行业和领域。它可以用于制造防护服、汽车装甲、头盔和手套等安全材料，无论是战时还是和平时期，都能发挥无与伦比的巨大保护作用。除了可以制成防弹衣，在作战时保护生命安全外，平时它也可以用于制造伞兵靴。由于这种靴子在碰撞时可以瞬间变硬，从而在着陆时能非常有效地保护伞兵的脚踝。

　　在警用和安全领域，这种新型材料可以被制成防爆毯，覆盖在可疑包裹或未爆炸的爆炸物上，用来保护周围围观群众和排爆人员的人身安全。纳米技术制造的防护服也将有效地保障民警的人身安全，减少甚至避免在与持械犯罪分子的搏斗中伤亡。与此同时，它不但能够为军人和警察提供保护，也能为任何危险行业，如矿工、建筑工人等提供安全性更高、更舒适的工作服。在民用领域方面，平时建筑工人在工地工作时很容易受到来自空中和其他形式的伤害，如高空坠物或电锯、钉子等尖利的器物、钢筋、飞溅的金属碎片等都很容易对建筑工人造成致命和永久性伤害。一旦他们穿上这种保护服，就可以大大降低类似恶性伤害事故的发生机率。这种技术还可以应用在汽车工业中，例如，名人和要员乘坐的防弹汽车为了防止爆炸、枪击或撞击，通常都采用厚重的防弹钢板来增强汽车的防护性，不但体积和重量很大，油耗高，而且只能做到一次防护，无法实现多次防护(即无法抵抗对同一位置的连续攻击)。采用这种技术，就可以用“液体纳米装甲”来制造汽车乘员舱及座椅，这样当车辆发生碰撞或受到多次攻击时就能更好地保护乘员的人身安全。而这种制造技术一旦普及到量产车型上，就能大大减少或避免交通伤亡事故的发生。而根据统计，不论是国内还是国外，在和平时期，交通事故造成的人员伤亡在所有意外事故中排第一位。

　　目前这种技术推广应用的最大障碍是美国军方的保密制度。由于该技术的敏感性，美国军方担心一旦该技术泄露给美国的竞争对手，或者流向民间，都将削弱美国在这个领域的领先地位和优势。因此该市场的启动还需要一定的时间。即使民用市场启动后，相信在一段时间内也很可能采取授权生产的方式。因此，如果能自己研发出类似的技术，或者借助这种创新的思维，在其他领域取得突破，将有效地打破国外对技术的垄断，有利于开拓和培育国内企业自己的市场。纳米技术的研究和应用才刚刚起步，还有很多新的纳米技术正在研究和开发之中。我们期待未来的生活将因此变得更好美好。(蒋偲佳 编辑)