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碳纤维防弹吗?它如何在防弹衣中应用?

发布时间:2023-07-18 点击次数:2715次

碳纤维防弹吗?不少人似乎是这么认为的。因为在人们眼里碳纤维是一种可以承受任何攻击的神奇材料。尽管大家都想相信碳纤维可以做任何事情,但不幸的是,这个问题的答案是否定的。事实证明,碳纤维不是防弹的。


但别担心——虽然它可能无法阻止子弹,但碳纤维仍然具有许多显著的优势,使其成为许多不同应用的绝佳材料,而且有时也会用于防弹背心。


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碳纤维防弹吗?


碳纤维防弹这个问题的起源,主要与它的性能和用途有关,不少人都会对碳纤维的性能和防弹产生混淆,尤其是当人们知道碳纤维可以用于制造防弹背心时。


让我们先来看看碳纤维的优异特性:

  • 碳纤维坚固、耐用;

  • 可用于多种应用,如复合材料、装甲材料、建筑材料等;

  • 高刚度、高抗拉强度、低密度和耐化学性;

  • 耐受高温和低热膨胀;

  • 比钢轻。


碳纤维是当今最坚固、最耐用的材料之一。它通常用于各种应用,从汽车制造到航空航天工程。但是,它们不是直接防弹的,而是用于不同层的防弹背心


没有材料是完全防弹的。“防弹”一词用词有点不恰当,因为更准确地说,即使是最防弹的材料最终也会屈服于子弹的巨大力量和能量。


防弹原理在于捕获和消散子弹的能量。防弹背心通常还配有由铝或陶瓷等材料制成的多层刚性板,可为胸部和腹部等重要身体部位提供额外保护。


防弹背心常用的材料有哪些?


防弹背心是执法和军事人员必不可少的装备。背心旨在阻止子弹穿透穿着者的身体。制作背心时要考虑很多研究和许多因素,为复合材料选择合适的盔甲材料是最重要的。


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在设计时,防弹背心通常由多种材料组合而成,包括碳纤维、凯夫拉和其他多层合成纤维。层数和厚度取决于所要达到的保护水平,通常背心至少有两层碳纤维和一层另一种材料如凯夫拉组成。


下面介绍一些常用来制作防弹背心的材料:


碳纳米管:碳纳米管的结构是由键合碳原子制成的轻质圆柱形管。纳米管是由碳原子以重复的六边形连接在一起形成的中空圆柱体。NanoArmor© Advanced Rifle Plates 使用先进的碳纳米管技术来阻止各种弹药,同时最大限度地减少钝力创伤。


不同碳纳米管的类型:

  • 单壁碳纳米管 (SWCNT) 最强的碳纳米管类型,也是最贵的;

  • 多壁碳纳米管 (MWCNTs) 的强度不如 SWCNTs,但它们更便宜且更容易生产;

  • 石墨烯纳米带的强度与单壁碳纳米管相似,但价格更高;

  • 碳纳米泡沫石墨烯纳米带的强度与单壁碳纳米管相似,但价格更高。


凯夫拉:是一种具有非常高抗拉强度的材料。它具有重复单元以形成链单元连接在一起以产生更大的分子。Kevlar 的分子相互平行且紧密结合,使材料具有相当的防弹性。凯夫拉背心通过将子弹困在坚固的纤维网中来吸收和消散子弹的能量,从而带走子弹的冲击力和动能。


 

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不同凯夫拉的类型

  • Kevlar 29:这种类型的 Kevlar 通常用于防弹背心和其他防弹衣,它具有极限抗拉强度,使其可以抗撕裂和穿刺;

  • Kevlar 49:这种类型的 Kevlar 通常用于飞机和汽车应用,它具有很高的耐热性和阻燃性,非常适合高温环境;

  • Kevlar 119:最流行的 Kevlar,用于制造防弹装甲背心,它具有高耐磨性,使其耐磨损。


碳纤维会因撞击破坏吗?


碳纤维复合材料通常与环氧树脂结合在一起,环氧树脂会随着时间的推移而变弱并导致碳纤维断裂。如果碳纤维复合材料在撞击部位受损,它们也会断裂。对碳纤维的猛烈撞击通常会导致材料断裂。


因此,碳纤维不是坚不可摧的,有时候也会发生断裂,碳纤维断裂的一种常见方式是材料不够厚。例如,碳纤维防弹背心可能会挡住小口径子弹,但无法承受大威力步枪的射击。



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