可以救命的“面子”——漫谈防弹衣面料的变迁

■瑞健

假日期间，在北京的主要干线、火车站、广场等人流、车流密集的地方，远远便能看到值勤的特警、武警。战士们穿着制式防弹衣，戴着防弹头盔，手持冲锋枪，脚穿黑皮靴，有的队员还随身携带连接式警棍、盾牌，每一人都带有对讲机。他们威武的身姿引来很多钦佩和羡慕的眼光，有的人还会停下来驻足观望，甚至用手机拍下他们的英姿。

在光鲜的外表下面，是不为人知的艰苦锻炼。单单是他们这身“威武”的装备也不是一般人能“驾驭”的了的。这件“衣服”重量起码有十几斤，而且前后两道厚厚的钢板夹着上身，再戴上至少有五六斤重的防弹头盔。如果再加上随身手枪、冲锋枪、连接式警棍、皮靴、对讲机、盾牌等装备的重量，这一套装备重量可不少，往往要几十公斤。看着威风，穿起来可真吃力啊！

可是，毕竟也是血肉之躯，为了在危险面前保护群众和自身的安全，穿再厚重的防弹衣也是值得的。但是，怎样才能减少装备的分量、为我们的战士减负呢？先来看一下防弹衣的材料和分类。

从材料上来看，防弹衣可分为软体、硬体和软硬复合体三种。其中：硬体防弹衣是以特种钢板、超强铝合金等金属材料或者氧化铝、碳化硅等硬质非金属材料为主体防弹材料，服装厚重、柔软性较差、穿着不舒适，有一定的防弹性能但易产生二次破片；软体防弹衣的材料主要以相当柔软的高性能纺织纤维为主，它们远高于一般材料的能量吸收能力，重量轻、质地较为柔软，一般能防住5米以外手枪射出的子弹，但被子弹击中后变形较大，可引起一定的非贯穿损伤，难以抵御步枪或机枪射出的子弹；还有就是介于两者之间的软硬复合式防弹衣。

软硬复合式防弹衣，以纤维复合材料作为增强面板或插板。它以软质材料为内衬、硬质材料作为面板和增强材料，柔软性介于软体防弹衣和硬体防弹衣之间。既照顾到防弹衣首先应具备的防弹性能，又同时具备一定的服用性能，如尽可能轻便舒适、穿着后不影响人各种动作的完成等。防弹衣面料的筛选过程，是一个漫长的历程。

在第二次世界大战中，弹片的杀伤力增加了80%，这就导致有70%的伤员是因躯干受伤而死亡，英、美两国开始不遗余力地研制防弹衣。考虑到使用的方便和舒适，合成纤维材料逐渐取代了传统的钢铁和陶瓷而成为主流防弹材料。

1945年6月，美军研制成功铝合金与高强尼龙组合的防弹背心——M12步兵防弹衣。所用的高强尼龙纤维为尼龙66(即“聚酰胺66纤维”)，是刚问世不久的合成纤维，其断裂强度为5.9～9.5克力/旦（断裂强度是表示纤维抵抗外力破坏能力的指标，单位为“gf/d”)，约是棉纤维的二倍。

聚酰胺纤维在国内被称作锦纶，在美国称尼龙，是世界上最早实现工业化的合成纤维。锦纶有一系列优良特性，如耐磨性、回弹性和耐疲劳性等，耐多次变形且疲劳性接近涤纶，比棉花高7～8倍；吸湿性虽低于天然纤维和黏胶纤维，但在合成纤维中其吸湿性仅次于维纶；染色性能好，可使用酸性染料、分散染料等染色。它问世后发展速度很快，产量长期居合成纤维的首位，直至1972年才被涤纶超过。

但锦纶的缺点是耐光性和耐热性也较差，容易变形。这种防弹衣能为士兵提供一定程度的保护，但体积较大、重量高（有的重达6公斤），不太适合战场上作战的需要。60年代后出现了由芳纶织物取代金属制成的防弹头盔和防弹衣。

芳纶全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”,是绝缘性和抗老化性能良好的合成纤维，其强度、模量、韧性均比钢丝优秀，但重量只有钢丝的20%左右。芳纶还可分为两种——对位芳酰胺纤维和间位芳酰胺纤维。前者发展较快，产能主要集中在日本和美国、欧洲，如杜邦的Kevlar、帝人的Twaron、Technora以及泰和新材的Taparan等。芳纶防弹衣、头盔的轻量化有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力，美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质，芳纶也成为重要的国防军工材料。在海湾战争中，美国、法国的飞机大量使用了芳纶复合材料。近年来，轮胎业也开始大量使用芳纶帘线来减轻重量，减少滚动阻力。之后，一种性能更好的材料被用作防弹装备，那就是超高相对分子质量聚乙烯——PE纤维。

PE纤维出现在上世纪80年代初，有很高的轴向比拉伸强度和刚度，比强度、比能量吸收性能在所有纤维中是最高的，耐低温、耐紫外光、耐水性能极佳，不易降解。因强度是钢铁的15倍，有人比喻其“轻薄如纸、坚硬如钢”。

在防护领域，PE纤维取代芳纶是一种必然趋势，主要原因在于其出色的防弹性能：在防低速弹方面，PE纤维防弹性能高出芳纶30%左右；在防高速弹方面，PE纤维的性能是芳纶的1.5～2倍。

不过，PE纤维的耐温等级远不如芳纶。PE纤维防护产品的使用温度在70℃以内，到150℃以上PE纤维会熔化，而芳纶纤维的这两项数据分别是200℃和500℃。

现在世界各国的PE纤维防护产品的应用主要集中在人员防护，如PE纤维防弹衣、防弹头盔，重量较轻，便于穿戴后的人员从事各种活动。现在美军装备的“拦截者”防弹衣系统主要由软质的防弹背心加上硬质的防弹插板组成，面料就是PE纤维，这样的防弹衣要轻巧很多，而且防弹效果更好。美国海军陆战队所使用的头盔也是用PE纤维制造的。目前用于防弹衣的PE材料主要有Spectra或Dyneema，分别由霍尼韦尔公司和荷兰DSM公司制造。

PE纤维同样也用于装备的装甲防护，最初是在航空装备上开始的。在相同防护级别下，PE纤维装甲相比金属装甲平均可减轻一半以上的重量，同时也不会发生跳弹二次伤人。作为钢制装甲的内衬装甲时，可有效防止碎甲弹造成的钢装甲内层飞崩致人伤亡。

当然，并不是所有的PE材料都可以制成防弹衣。这就涉及到一种叫做超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE），它在结构上与普通聚乙烯相同，但分子量却要高得多：普通聚乙烯的分子量为2万～30万，而超高分子量的聚乙烯为200万以上。

不过，这还不是分子量最高的聚乙烯。因为目前，德国已生产出分子量高达1000万的超高相对分子量聚乙烯，它是一种新型工程塑料的材料。

目前，世界上UHMWPE纤维的消费结构为：欧美主要用于防弹衣和武器装备，约占总量的60%～70%，其次是绳缆，约占20%，渔网等约占5%，劳动保护用品大约占5%；在日本超高分子量聚乙烯纤维主要用于绳缆、渔网、防护类，特别是防切割手套。

随着科学技术的发展，如今也涌现出一些新型的高科技防弹衣，如防电子防弹衣、蜘蛛丝防弹衣、仿生防弹衣、纳米防弹衣和流体防弹衣等。但无论是锦纶、芳纶还是PE纤维、聚氨酯纤维，都会毫无意外地与黑黑的石油扯上关系——因为它们的原料多是从石油、煤炭等提取、制成的。

我国在上世纪90年代成功研发出具有自主知识产权的PE纤维，其质量和性能达到国际最高水平，被国人喻为“争气纤维”。如今，在国际高性能有机纤维市场上，中国、美国、荷兰产品三分天下，中国的PE纤维从原丝制造到加工已与国外水平差距不大，无论是从质量上还是数量上都开始出现于世界排名前列。在可以挽救战士们性命的“面子”上，我国可以明确地说“是”。2014年12月，我国首支维和步兵营赴南苏丹执行维和任务，中国维和部队也因此成为中国人民解放军唯一成建制装备防弹背心的部队。这一次，维和营的头盔并无什么变化，防弹背心却早已经不是背心，而是堪称铠甲的重型防弹服——无论是防护面积还是防护能力，都明显优于中国其他维和部队。