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美科研人员向普通防弹背心加入这种常见元素,竟能挡住高速子弹

环球时评 2020-02-05 12:36:53
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《大众机械师》网站报道,德克萨斯A&M大学的研究者们发现了一种新的方法,使防弹背心用的碳化硼材料装甲能够抵挡高速子弹和其他弹道杀伤物。这就是向碳化硼材料中加入一部分硅元素,这样能提高它们抵挡高速运动物体冲击的能力。

美科研人员向普通防弹背心加入这种常见元素,竟能挡住高速子弹

碳化硼有很高的硬度,因此很难被破坏,而且它的密度比较小,因此经常用来制作防弹衣。士兵、警察、保镖和其他有需求的人群对此有需求,因此会把碳化硼制成适合人体的形状,便于穿着。

碳化硼可以抵挡手枪子弹、霰弹枪子弹和速度比较慢的步枪弹。然而,如果遇到飞行速度超过每秒900米的高速子弹,碳化硼的微观结构就会发生相变,导致强度下降。德克萨斯A&M大学工程部学者解释说:

我们知道,这种相变是因为碳化硼材料的高速振动引起的,也就是说材料的内部结构物理状态发生改变,例如液体或者固体都属于内部结构,有些材料同时具备两种状态。

碳化硼原本的微观状态是晶体,原子有序地排列着。但玻璃这样的材料,内部的原子就是无序排列的。在子弹冲击时,子弹和碳化硼接触的地方会呈现出玻璃态,削弱材料的整体性。

美科研人员向普通防弹背心加入这种常见元素,竟能挡住高速子弹

拦截者防弹衣采用碳化硼材料

从事该项目研究的一位科学家说,“玻璃态会让裂缝的扩散非常迅速。子弹在任何一处的冲击导致的破坏会迅速传递到整个材料上,造成更加严重的破坏。”

很多军用步枪弹药的飞行速度超过每秒900米。例如美国军队最常用的M855型5.56毫米步枪弹初速达到每秒949米。

虽然在远距离上这个数字会显著下降,但是在近距离上,M855这样的弹药会引发碳化硼装甲的相变,给被击中的人带来更大风险。

如果在碳化硼里加入硅,就能把相变的程度减少30%。美国陆军在2000~2010年装备的“拦截者”防弹背心就使用了碳化硼,它们无法抵挡步枪子弹。不过加硅的碳化硼就可以挡住。

美科研人员向普通防弹背心加入这种常见元素,竟能挡住高速子弹

基因改造出来的龙丝蚕

为了研制轻型装甲——这主要是被美国军队的需求驱动的——人们开发出了很多优秀的材料。例如蜘蛛丝就很轻、很结实,可以用来制造防弹衣。

2018年,美国克莱格生物实验室推出了一种叫做“龙丝”的防弹插板供美国陆军测试。据说这是用一种经过基因改造的蚕吐出来的,可以和蛛丝相提并论。

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