【原创】子弹VS防弹,延续几千年的攻防较量,防弹陶瓷是如何崛起的


来源:中国粉体网   山川

[导读]  自21世纪以来,防弹陶瓷发展迅速,种类较多,包括氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化钛等,其中以氧化铝陶瓷(Al2O3)、碳化硅陶瓷(SiC)、碳化硼陶瓷(B4C)最受关注。

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防弹材料的雏形


如今,防弹材料绝对算得上是高科技领域,涵盖了好多种性能独特的材料。其实,防弹制品的雏形在几千年前就已经出现,那就是两军对战时,士兵穿的盔甲和手持的盾牌,当然,那个时代还没有子弹,但别忘了,弓箭的杀伤力同样巨大。


鉴于盔甲对身体防护的重要性,古代各国对盔甲的研究投入非常大,各种各样的盔甲都曾经出现过,有皮甲、鳞甲、板甲等。材料涵盖了皮革、金属、木制品等。


 

(现代人复原的纸甲)


据传,中国当时还制造了粗纤维的纸甲,防御能力十分突出,并不比铁甲差。《新唐书》曾有记载:“襞纸为铠,劲矢不能透。”襞在这里是折叠的意思,意思就是用纸叠的铠甲,飞箭都不能穿透。


由此可见,古人为减少伤亡,在防御装甲上尝试了很多办法。


现代防弹材料的崛起


战争是残酷无比的,尤其是随着进入热兵器时代,以往的防御装备在现代枪械面前如薄纸一般,装备差距过大令战争结果毫无悬念,各个国家领导人的生命安全也饱受其害。


1901年的一天,美国总统威廉.麦肯雷被刺身亡,举国震惊。震惊之余,美国有些人开始反思:为什么不能做一款能有效阻挡子弹的“衣服”呢?于是,人们开始寻找防弹的方法。


第一次世界大战期间,防弹衣的研制进入了实质阶段,当时的主要方法就是将钢板置于天然纤维织物里。然而,由于钢板太笨重,再加上防弹效果不好,各国研制出的防弹衣并没有得到真正普及。


第二次世界大战期间,英国先硏究出了由三块高锰钢板组成的防弹背心;不久后,美国也研制出了由铝合金与高强尼龙组合的防弹背心。这两种防弹背心,无论是硬度还是强度,都较以往得到很大提升,但却依然没有解决重量问题。


 

(图为苏军在二战期间装备的“斯大林格勒”金属硬质防弹衣,几乎

全部是由钢板构成的。从材料到结构,和一战期间的“防弹护胸”如出一辙。)


20世纪70年代,美国杜邦公司研制出一种合成纤维叫“凯夫拉”,防弹衣材料发生了历史性变革。“凯夫拉”吸引弹片能量是尼龙的1.6倍,钢材料的2倍,关键是它彻底解决了防弹衣笨重的问题。


如今,防弹衣技术已经实现了超速发展,新的防弹材料也不断被开发出来,如金属(特种钢、铝合金、钛合金)、陶瓷片(刚玉、碳化硼、碳化硅、氧化铝)、玻璃钢、尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维、液体防护材料等材料,以及复合型防护结构材料。


陶瓷在防弹材料中脱颖而出


自21世纪以来,防弹陶瓷发展迅速,种类较多,包括氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化钛等,其中以氧化铝陶瓷(Al2O3)、碳化硅陶瓷(SiC)、碳化硼陶瓷(B4C)最受关注。


 

不同防弹陶瓷材料性能对比


氧化铝陶瓷密度最高,加工门槛较低,在成本方面优势巨大,依据纯度分为85/90/95/99氧化铝陶瓷,相应的硬度和价格也依次增高。


 

(来源:河南济源兄弟材料有限公司)


碳化硅陶瓷密度相对较低,硬度较高,属于性价比较高的结构陶瓷,因此也是目前国内应用最广的防弹陶瓷。


 

(来源:河南济源兄弟材料有限公司)


碳化硼陶瓷在这几种陶瓷中密度最低,硬度最高,但同时其对加工工艺的要求也很高,需要高温高压烧结,因而成本也是这3种陶瓷中最高的,但它的防弹性能却是这三者中最高的。在伊拉克战争期间,美军装备的各型防弹衣使得伊战阵亡率较越战有明显下降。伊拉克战场有足够的实例证明,装备带有碳化硼防弹板的“拦截者”的士兵没有因被AK或更高级别的武器击穿保护部位而死亡。


如今,防弹衣技术已经实现了超速发展,中国、美国、荷兰是目前全世界唯一能从原料研发到制作一条龙生产防弹衣的国家。而中国制造的防弹衣占全球市场的70%,诞生了一批有影响力的生产企业。河南济源兄弟材料有限公司就是其中一家技术先进的防弹陶瓷生产企业(以下简称济源兄弟材料)。



济源兄弟材料现有粉体材料、防弹防护材料两大生产加工基地,是国内专业的氧化铝防弹陶瓷生产企业。随着于8月13-14日在郑州举办的“2021第四届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”的日益临近,7月12日,中国粉体网会展部总经理孔德宇一行参访了该企业。


 

中国粉体网一行与济源兄弟材料副总经理贺小芬(中间)合影留念


据济源兄弟材料副总经理贺小芬介绍,防弹防护材料基地是兄弟公司防弹陶瓷的专业生产加工基地,年产值达五千余万元。产品远销俄罗斯、东欧等世界各地,在防弹陶瓷领域内享有盛誉。基地现有全自动压机、电推板窑,高温梭式窑炉等生产设备以及各种专业检测设备。


 

(来源:河南济源兄弟材料有限公司)


济源兄弟材料还有自己的粉体生产加工基地,现有氧化铝微粉、氧化铝瓷粉、氧化铝造粒粉等专业生产加工车间,是国内α-氧化铝粉体材料的主要生产厂家之一,在国内氧化铝行业、耐火材料行业享有盛誉。


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作者:山川

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