剪切增稠液体

编辑:诬蔑网互动百科 时间:2020-05-27 01:03:17
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剪切增稠液体自从有战争以来,盔甲(战斗服)的研发就从未停息,人们一直在战斗服的防护性和舒适性之间寻找平衡,希望能制造出一种既刀枪不入又轻便柔韧的战斗服。据英国《GIZ》杂志8月13日报道,美国“陆军研究实验室”和“特拉华州立大学合成物质研究中心”的科学家运用新型纳米科技研制出来的“剪切增稠液体”(STF),将制造出新一代战斗服,使长久以来人们的梦想变为现实。
中文名
剪切增稠液体
外文名
Shear thickening Fluid
分    类
纳米复合材料
用    途
防弹服、防刺服、防割服

剪切增稠液体基本信息

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“液体装甲”年底就可大批量生产。这种新型防弹衣的头盔、衣服和靴子全部用“剪切增稠液体”处理过的材料制成,不但能够护住全身,还可非常柔软轻盈,一点也不妨碍士兵的灵活性。
“剪切增稠液体”能使织物变得无比强韧,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。“剪切增稠液体”的用途非常广泛,可以用于制造防护服、汽车装甲、头盔和手套,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、建筑工人等提供更舒适的工作服。
传统的防弹衣根本无法保护军人的许多关键部位,如手臂、颈部、腿部和肘部,因为这些部位需要经常活动和弯曲。如今的防弹衣,通常叫做防弹背心,不但厚重,而且硬邦邦的,不便用来制造需要弯曲折叠的裤子和袖子,因此只能护住躯干部分。而利用“剪切增稠液体”处理升级的新型防弹衣,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,这才是真正的防弹衣。
这项技术是制成一种成本低、重量轻的新材料,这种材料的防弹能力优于当前防弹衣专用的“凯夫拉”织物,但弹性更好、更薄,潜在的用途非常广泛。它头盔衣服靴子啥都能做,柔软轻便如同普通衣服,一打就变硬力消就还原。

剪切增稠液体其他信息

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“剪切增稠液体”其实是一种处在固液混合状态的纳米粒子溶剂,利用它制造的防护服通常被叫做“液体装甲”。“剪切增稠液体”渗入织物中,通常状态下是以液态形式存在,但是,织物一旦受到冲击、压紧,“剪切增稠液体”就变成坚硬的固体,使织物更强韧,难以被穿透。
因此,利用“剪切增稠液体”制造的新型防弹衣,平时柔软舒适,一旦遭到刀等利物砍、刺,或高速子弹、弹片冲击,就在受到冲击的瞬间变得坚韧无比,而且能将冲击力沿织物迅速分散开来,大大降低单位面积的压强。当冲击力消失之后,“剪切增稠液体”又恢复液体状态,织物也重新变软。
“剪切增稠液体”技术由“美国特拉华州立大学合成物质研究中心”和“美国陆军研究实验室”下属的“武器和原料研究理事会”共同开发,仅授权美国“装甲控股公司”生产相关产品。据悉,利用“剪切增稠液体”技术制造的新型防弹衣将于今年年底批量上市销售,每件售价为500至600美元。
原理:
不受冲击:粒子互不干扰呈液态
受到冲击:粒子激烈碰撞变固态
“液体装甲”的关键成分“剪切增稠液体”(STF),由聚乙二醇和硅微粒组成。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。极其细小的硅微粒(非常坚硬)是STF的另一成分。这种流动性很强的液体和坚硬的微粒结合后,能形成一种性能不同寻常的材料。
“武器和原料研究理事会”“剪切增稠液体”项目的主管埃里克·沃特泽尔解释道:“当运动缓慢时,硬质粒子能够到处运动,因此‘剪切增稠液体’呈现液态,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,因此‘剪切增稠液体’变得强韧。”
头盔衣服靴子啥都能做
这种新型材料还可以被制成防爆毯,覆盖在可疑包裹或未爆炸的军火上,甚至可以用在伞兵靴上,这种靴子在碰撞时可以变硬,从而保护伞兵的脚踝。
柔软轻便如同普通衣服
首批利用“剪切增稠液体”处理升级的新型防弹衣将正式问世,到时候,美国驻外的前线士兵们将得到全方位的保护。
一打就变硬力消就还原
“液体盔甲”年底问世
又轻又软又薄又刀枪不入的衣服,一直都只存在于神话和小说中,如黄蓉的软猬甲、貔貅甲等等。但盔甲的轻便性和防护性一直是一对不可调和的矛盾,即使是目前最先进的防弹背心,其实也没比中世纪的盔甲在原理上高明多少,起主要防护作用的,还是插在里面的那块金属板。悍马军车也面临同样的问题,轻装甲悍马,屡遭驻伊美军诟病,因为防护能力明显下降,他们往往自己加焊几块铁皮以增强防护性。
“液体装甲”的问世,彻底解决了这个问题。它就像科幻小说中的物质,平时只是普通布料,一但遭到袭击,就瞬间变得坚韧无比,而且能把冲击力向四周扩散,将损伤降到最低。“液体装甲”的制作也非常简便,就是把目前通用的“凯夫拉”防弹背心织物放在最新研制出来的纳米“神水”——“剪切增稠液体”中浸泡一下,就大功告成。

剪切增稠液体液体防弹衣

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英国BAE系统公司研制一种神奇的新型液体防弹衣。该防弹衣采用一种名为“剪切增稠液”的液体,该液体在受到子弹冲击时会变硬从而起到阻挡子弹的作用。新型液体防弹衣可以为士兵提供史无前例的有效保护,同时又能保证他们自由灵活地运动,不再受到笨重的传统防弹衣的限制。
采用陶瓷板和凯夫拉尔材料的防弹衣可以覆盖士兵身体的大部分区域,从而起到防弹的效果,但是长期一来这种防弹衣也存在一定的局限性,那就是笨重的特性影响了使用者的机动性、灵活性和速度。此外,在伊拉克和阿富汗战场上,气温很高,这就意味着沉重的防弹衣会让使用者更疲劳。
作为全球著名的防御、航空宇宙、安全公司,BAE系统公司所研制的新型液体防弹衣质量更轻、防御保护效果更好,弹性和灵活性都得到大大加强。“剪切增稠液”还可以喷涂于两层凯夫拉尔之间,制成超强超薄防弹衣。本来,凯夫拉尔材料的强度就是钢铁的五倍,因此它也被认为是标准的防弹衣材料。这种新型超强超薄防弹衣比普通的防弹衣要薄得多,而重量只相当于普通的一半。
当有子弹打中时,传统防弹衣通常会向内弯曲,这样虽然可以防止死亡,但也常常会造成严重的伤痛。这种能量广泛分散技术可以防止出现严重瘀伤、撕裂、肋骨断裂以及内脏器官受伤等。BAE系统公司提供的一段视频显示,该公司高级技术中心研究人员先后两次通过实弹射击检测这种材料的实用性,9毫米口径的子弹分别射向10层凯夫拉尔材料与“剪切增稠液”结合制成的液体防弹衣和31层未使用“剪切增稠液”的凯夫拉尔防弹衣。结果表明,液体防弹衣被子弹打中后,撞击能量分散区域很宽,这意味着中弹者被子弹打伤或打死的几率大幅减小,因为子弹的撞击力并非集中于一个较小区域。[1] 
参考资料
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科技 工业产品