由美国陆军和海军出资,麻省理工学院于今年 6 月《自然材料科学》期刊发表新型热裂解碳材质、奈米晶格结构纤维,有望成为防弹背心甚至太空载具的主要材料。
防弹材质从早期的钢板、克维拉纤维(Kevlar)到超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)材质,原理都是在遭受子弹冲击时,能够迅速将能量往垂直方向分散,并阻止弹头穿透,而为了减少士兵负担,防弹材质多年来不断精进,除了增加强韧度外、减少重量也是努力方向之一。
▲ 美军现役 ECH 头盔即使用超高分子量聚乙烯材质制造。(Source:USMC, Public domain, via Wikimedia Commons)
麻省理工学院(MIT)从热裂解碳(Pyrolytic Carbon)材质,运用奈米工程技术开发出晶格状(Lattice)结构,遭受冲击时,可透过紧密作用(Compaction)及冲击点周遭的柱状体向内收缩,达分散冲击能量及抗穿透作用。
MIT 团队使用激光模拟弹道冲击,以每秒 40~1,100 米(约时速 144~3,960 公里)速度测试新材质抗弹能力,测试速度超过现有 5.56 毫米弹头初速的 2,832 公里。
测试结果显示,新型热裂解碳奈米材质,防弹表现比现有强化克维拉纤维和 UHMW-PE 材质还高 70%,且重量更轻,因此研发团队认为,除了防弹装备,这款新纤维也很有机会用于各种机能服饰,成为更大众化的纺织材料。
除此之外,新材质也有潜力为太空载具表面材料,帮助卫星及太空船抵抗时速超过 28,000 公里的太空垃圾撞击,延长载具生命周期。
研发团队表示,目前陆军与海军正密切关注这项材质研发成果,团队很快将进行大型样品防弹测试,观察新材质体积增加后是否有相同防弹表现,倘若实验顺利,预计会很快执行上市认证,使各军事装备生产商开始运用新材质设计各种个人防弹装备。
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- Ultralight material withstands supersonic microparticle impacts
(首图来源:MIT)