在很多影視作品經(jīng)常出現(xiàn)這樣的橋段：反派近距離挨了槍擊后，卻還能爬起來，抖抖身上灰塵，說自己其實穿了防彈衣（其實是防彈背心）。這樣的情節(jié)可信嗎？穿了防彈衣就一定能抵擋子彈的沖擊嗎？

　　防彈衣從誕生至今，一直在更新迭代。從早期的絲綢防彈衣到如今的聚合物防彈衣，阻擋子彈并緩沖動能的初衷并沒有任何改變。但防彈衣的防護(hù)能力在數(shù)十年間卻發(fā)生了飛躍性的提升，防彈衣的進(jìn)化史也是一部材料科技的發(fā)展史。

　　猛虎會細(xì)嗅薔薇，絲綢竟然也能防彈

　　說到防彈衣，就不得不提“防彈神父”卡西米爾？齊格林。他提出的“密集編織式防彈衣”概念，直到今天，還是防彈衣設(shè)計的方向。

　　波蘭裔工程師齊格林1869年出生在烏克蘭，他的早年經(jīng)歷充滿曲折。齊格林18歲時成為了一名神職人員，3年后，他前往美國，繼續(xù)從事宗教活動。在他宗教事業(yè)的巔峰期，齊格林擔(dān)任芝加哥一所波蘭裔天主教堂的神父一職，轄區(qū)教眾達(dá)到4萬人之多，這也是當(dāng)時全美最大的波蘭裔教堂。

　　1893年，發(fā)生了一件改變齊格林一生命運(yùn)的大事——芝加哥市長卡特？哈里森遭遇刺殺身亡。從此，齊格林立志要開發(fā)出“可以守護(hù)世人的神圣裝備”——既輕便又可以阻擋手槍子彈的新型防彈衣。

　　在實驗了一系列材料，包括棉布、鋼制刨花以及頭發(fā)后，他最終決定使用絲綢作為突破口。

　　絲綢給我們的印象恐怕大多是薄似蟬翼、溫潤如玉的質(zhì)感，不過，絲綢的纖維實際上具有極高的強(qiáng)度，絲綢織物彈性極好，受到瞬間形變作用時也比其它天然纖維織物更加堅韌。接下來的問題是如何把絲綢纖維組合為有機(jī)的整體。為了尋找合適的編織方式，齊格林遠(yuǎn)渡重洋，最終在奧地利維也納和德國亞琛的絲織工廠開發(fā)出了符合預(yù)期的絲綢織物。

　　齊格林的防彈材料是一種四層厚的絲綢織物，厚約3毫米（另有一說稱其中內(nèi)嵌了1.6毫米厚的鋼板），重量大約是每0.1平方米250克。經(jīng)過復(fù)雜的編織后，這種材料變得異常的厚實綿密，可以在相當(dāng)近的距離內(nèi)成功阻擋當(dāng)時的手槍子彈。

　　實驗獲得成功后，齊格林在全美各地多次現(xiàn)場演示其新型防彈衣的威力，一時間蜚聲全美甚至整個西方世界。

　　齊格林當(dāng)眾演示防彈衣的防護(hù)效果，來源：公有領(lǐng)域

　　滿懷雄心壯志的齊格林辭去了教會的工作，全身心投入到新型防彈衣的研發(fā)和推廣中。不過，他之后的創(chuàng)業(yè)之路卻布滿艱辛。

　　最初，美軍希望能夠引進(jìn)他的技術(shù)，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)絲綢防彈衣最大的問題是成本。按照齊格林的編織方式，每件防彈衣都要消耗大量的絲綢，初期產(chǎn)品的單價達(dá)到了800美元（約相當(dāng)于如今的9萬人民幣），這對于財大氣粗的美軍來說也是無法大量裝備的。于是，齊格林想到了直接向當(dāng)時的美國總統(tǒng)——威廉·麥金萊尋求幫助。

　　幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，白宮終于同意安排他和總統(tǒng)見面。但由于此時麥金萊總統(tǒng)正在進(jìn)行為期六周的全國巡回演講系列活動，齊格林只能暫時等待。悲劇在兩周后發(fā)生了，1901年9月6日，麥金萊總統(tǒng)在布法羅泛美博覽會現(xiàn)場遭遇了刺殺，兇手近距離向他腹部連開兩槍，導(dǎo)致總統(tǒng)入院急救，并在隨后的9月13日傷重不治。實際上，兇手所用的左輪手槍威力相當(dāng)小，如果總統(tǒng)當(dāng)時身著齊格林的防彈衣，可能就會逃過一劫了。

　　總統(tǒng)的意外遇刺讓齊格林獲得政府高層援助的希望就此破滅。隨后的十余年時間，齊格林和他的合作伙伴不斷向西方世界的達(dá)官貴人推銷自己的產(chǎn)品，其中就包括奧匈帝國皇儲斐迪南大公。然而，命運(yùn)的捉弄讓齊格林又一次遭遇了重大挫敗。

　　1914年6月28日，身著齊格林防彈衣的斐迪南大公在薩拉熱窩遇刺（還有說法稱，雖然大公擁有同款防彈衣，但事發(fā)當(dāng)時并未穿在身上），兇手并沒有攻擊防彈衣被覆的部位，而是直接向大公脖頸處開槍，最終導(dǎo)致大公夫婦當(dāng)場雙雙身亡。后來的劇本大家可能都清楚，斐迪南大公遇刺事件直接導(dǎo)致了第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)。

　　薩拉熱窩事件想象圖及事發(fā)地拉丁橋，來源：公有領(lǐng)域

　　對于齊格林來說，一次潛在的成名機(jī)會就這樣變成了后世茶余飯后的談資。齊格林的生命晚期很可能十分窮困潦倒，以至于他確切的死亡年份都存在多個說法。

　　不過，齊格林作為現(xiàn)代防彈衣技術(shù)的奠基人之一，還是在歷史上留下了自己的名字?；仡櫵燥@的失敗的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷，除了運(yùn)氣屬實差點意思之外，絲綢防彈衣本身的產(chǎn)品力也的確存在問題，過高的成本使其注定無法得到推廣。

　　鋼鐵對鋼鐵，金屬防彈衣曇花一現(xiàn)

　　一戰(zhàn)爆發(fā)后，為了降低前線戰(zhàn)損，各國都嘗試了不同方案的防彈衣。但受困于當(dāng)時的材料技術(shù)水平，這類防彈衣基本全部以金屬為主。它們與古代連體鎧甲相比幾無創(chuàng)新之處，完全可以用“傻大黑粗”四個字來形容。

　　為了能在一定距離外抵御步槍乃至機(jī)槍子彈，它們的重量多在10千克甚至30千克以上，穿著人員活動能力極大受限。當(dāng)時的戰(zhàn)場上，幾乎只有機(jī)槍手、醫(yī)護(hù)兵、飛行員一類不需要過多機(jī)動行為的人才會使用。

　　二戰(zhàn)中，材料技術(shù)的發(fā)展讓防彈衣的重量大為減輕，一些經(jīng)過特殊工藝處理的鋼種僅需2mm厚度就可以起到相當(dāng)?shù)姆缽椬饔谩Ｔ谙嗤雷o(hù)強(qiáng)度下，二戰(zhàn)時的金屬防彈衣僅有不到一戰(zhàn)時同類的三分之一重。然而，4千克以上的重量對于強(qiáng)調(diào)機(jī)動能力的野戰(zhàn)兵種來說還是太重了，實現(xiàn)防彈衣的輕量化和高性能化迫在眉睫。

　　左：一戰(zhàn)中德軍的單兵護(hù)甲（龍蝦甲）右：二戰(zhàn)中蘇軍的SN-42單兵護(hù)甲，來源：公有領(lǐng)域

　　當(dāng)時的人們雖然清楚地知道類似于齊格林方案的密集編織式防彈衣才是未來的發(fā)展方向，但無論是絲綢、棉布還是二戰(zhàn)后開始興起的尼龍防彈材料，都無法在與同時代槍械的較量中占得上風(fēng)。畢竟在盾升級迭代的同時，矛也在日益精進(jìn)。

　　二戰(zhàn)后期，新型槍支普遍通過采用更高效的推進(jìn)藥，更加多變的彈頭、彈體材質(zhì)，更現(xiàn)代化的彈道控制技術(shù)等手段增強(qiáng)彈藥的威力。防彈衣在這場“矛盾攻防”中節(jié)節(jié)敗退，這種情形直到60年代末“凱夫拉”的橫空出世才得以逆轉(zhuǎn)。

　　凱夫拉橫空出世，實用化輕便防彈衣走上前臺

　　凱夫拉是一種人工合成的纖維，學(xué)名叫做“聚對苯二甲酰對苯二胺”，俗名芳綸，最早由美國杜邦公司于1965年開發(fā)成功。

　　凱夫拉的抗拉強(qiáng)度是同等質(zhì)量鋼的五倍左右，理論上只需要幾分之一的重量就能達(dá)到鋼板類似的防護(hù)性能。凱夫拉強(qiáng)韌的性能與它的結(jié)構(gòu)密不可分，聚合物單體間首先形成不斷重復(fù)的直鏈構(gòu)造，鏈與鏈之間又通過氫鍵力形成有效連接，從而進(jìn)一步加強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。

　　當(dāng)遭遇彈頭攻擊時，數(shù)層密織的凱夫拉織物可以令彈頭在前進(jìn)時動能急劇衰減。彈頭通常會嵌入防彈層內(nèi)部，同時彈頭沖擊帶來的能量也會通過纖維和織物的網(wǎng)絡(luò)被迅速分散。金屬制防彈衣存在的彈頭散射造成二次傷害的問題得到了很好的抑制。

　　此外，它還具有難燃性和自滅火特性。凱夫拉受熱時不會像很多高分子聚合物一般熔融，而是直接碳化，在烈火紛飛的戰(zhàn)場上也不會因為防護(hù)衣的融化而造成額外的燒傷。作為一種化學(xué)纖維，凱夫拉價格相對低廉且易于加工，人們終于找到了一種適用于防彈衣的理想材料。

　　凱夫拉分子式和凱夫拉纖維實物圖，作者：cjp42

　　不過，凱夫拉的出現(xiàn)雖然為防彈衣一方扳回一城，但它也絕非十全十美。凱夫拉對水非常敏感，浸水后強(qiáng)度極大衰減，因此在實戰(zhàn)中不能穿著凱夫拉防彈衣涉水。后期雖然開發(fā)了一系列防水處理工藝，讓其可以應(yīng)對中等降雨一類情況，但隨之而來的后果是透氣性被完全犧牲，穿著舒適度相當(dāng)差。此外，凱夫拉對紫外線也較為敏感，這大大限制了它們的使用壽命，凱夫拉防彈衣的有效使用年限往往在3-5年左右。

　　在凱夫拉嶄露頭角的同時，人們陸續(xù)開發(fā)了一系列高分子聚合物人造纖維。這其中包括與凱夫拉結(jié)構(gòu)類似的特瓦倫，以及以迪尼瑪和Spectra為代表的超高分子量聚乙烯（UHPE）等。普通聚乙烯的分子量只有數(shù)十萬，而UHPE的分子量卻可以達(dá)到接近一千萬。UHPE材質(zhì)的抗沖擊性和耐磨性超過凱夫拉，不會發(fā)生吸水劣化，且可以浮于水表面。但缺點是， 135度左右環(huán)境中，UHPE材質(zhì)會發(fā)生融化。

　　UHPE結(jié)構(gòu)示意圖以及用UHPE制作的雪上摩托用滑板，來源：公有領(lǐng)域

　　各種高分子聚合物纖維的登場為防彈衣材料的選擇增添了不少靈活性。到上世紀(jì)末，以凱夫拉作為代表材質(zhì)的聚合物防彈衣已經(jīng)可以在較近距離上抵御大多數(shù)現(xiàn)代手槍子彈的連續(xù)射擊（前提是著彈點需要有一定間距）。而且，與笨重的前輩們相比，聚合物防彈衣在輕便性和舒適性上有了革命性的提升。

　　后凱夫拉時代如何挖掘防彈材料潛能

　　然而，防彈衣的技術(shù)升級卻還遠(yuǎn)不到鳴金收兵的時候。首先，單純依靠凱夫拉一類聚合物仍然不能在較近距離有效抵擋步槍子彈。與手槍子彈相比，步槍彈更長，裝藥量更多，初速和動能更大。同時借助于長槍管帶來的彈道穩(wěn)定性，彈頭可以加工成更加尖利的形狀，極大地增加了侵徹性能。

　　另外，上世紀(jì)8、90年代，受蘇聯(lián)大規(guī)模向中東地區(qū)出口軍械以及蘇聯(lián)解體后東歐動蕩的影響，一些裝藥量較大的俄制手槍彈種和相應(yīng)的手槍槍支逐步流入世界各地的犯罪分子手中。這類手槍子彈威力極大，可以輕松貫通各國警方普遍裝備的輕型防彈衣。美國俚語甚至直接將這種子彈稱為“條子殺手（Cop Killer）”。

　　于是，90年代開始，西方各國都推出了防御力更強(qiáng)的新一代防彈衣。這些產(chǎn)品大多通過在傳統(tǒng)聚合物防彈衣外層再布置硬質(zhì)保護(hù)板的方式來增強(qiáng)防護(hù)能力。這類硬質(zhì)保護(hù)板的材料多為陶瓷、金屬和高壓熱成型聚合物等，具有非常高的抗侵徹性。

　　美國海軍陸戰(zhàn)隊隊員展示遭到擊中的防彈衣背部保護(hù)板（未貫通），來源：公有領(lǐng)域

　　陶瓷保護(hù)板不僅比金屬更輕，還擁有更高的硬度，這令它們在與彈頭發(fā)生碰撞時可以讓彈頭發(fā)生更加強(qiáng)烈的形變從而降低其動能。但陶瓷存在先天的脆性，一旦遭遇霰彈槍一類多著彈點武器的攻擊，很可能會因為應(yīng)力集中而發(fā)生瞬間碎裂。

　　金屬保護(hù)板以鋼、鈦合金乃至高強(qiáng)度鋁合金為主。其優(yōu)勢在于金屬天然的高塑性可以避免類似陶瓷的脆裂發(fā)生，還賦予了它們更高的連續(xù)抗沖擊能力。不過由于硬度與陶瓷比相對較低，抵抗貫穿的能力有限。另外，對于金屬而言，跳彈和破片是必須注意的問題，因此金屬護(hù)板表面往往有一層織物來防止彈頭飛濺。

　　身著防彈衣的美軍軍犬，來源：公有領(lǐng)域

　　聚合物護(hù)板大體可以分為熱壓成型式和纖維編織式。具有輕便、能量吸收性好、塑型容易以及比強(qiáng)度高等優(yōu)點。雖然防護(hù)板犧牲了一定的機(jī)動性，但卻讓防彈衣?lián)碛辛四軌虻挚挂徊糠植綐尨┘讖椊嚯x射擊的能力。這已經(jīng)是目前防彈衣防護(hù)能力的上限了。

　　NIJ規(guī)格

　　未來的防彈衣又會長什么樣？

　　未來的防彈衣將由什么樣的材料來制造呢？目前，不少的新技術(shù)新材料，如蛛絲纖維，石墨烯，剪切流變材料等都在實驗室暫露頭角?？紤]到成本和綜合性能等因素，高分子化學(xué)纖維仍然是如今防彈材料等首選。畢竟上述材料可能在比強(qiáng)度，局部吸能特性等方面有突出的實驗數(shù)值，但實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)尚有很長一段路要走。

　　考慮到單純加大彈藥容量和槍支大小的做法會損害槍支機(jī)動能力，實用性不大，子彈威力的增強(qiáng)也差不多走到了瓶頸。如今，防彈衣和子彈的對決似乎暫時平分秋色，在選定的測試條件下，防彈衣已經(jīng)能夠很好的抵御相應(yīng)級別子彈的攻擊。

　　軍用防彈衣（左）和警用防彈背心（右），來源：公有領(lǐng)域

　　不過，人類科技水平的發(fā)展永無止境，下一代的便攜式高動能武器，激光武器很可能讓如今的防彈衣技術(shù)退回到原始社會水平，屆時的防彈衣技術(shù)又將如何升級？

　　矛盾對決仍將繼續(xù)。不過，我們最希望的，還是一個這些防護(hù)都用不上的世界。
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