在很多影視作品經常出現這樣的橋段：反派近距離挨了槍擊後，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）。這樣的情節可信嗎？穿了防彈衣就一定能抵擋子彈的衝(chong) 擊嗎？

　　防彈衣從(cong) 誕生至今，一直在更新迭代。從(cong) 早期的絲(si) 綢防彈衣到如今的聚合物防彈衣，阻擋子彈並緩衝(chong) 動能的初衷並沒有任何改變。但防彈衣的防護能力在數十年間卻發生了飛躍性的提升，防彈衣的進化史也是一部材料科技的發展史。

　　猛虎會(hui) 細嗅薔薇，絲(si) 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，還是防彈衣設計的方向。

　　波蘭(lan) 裔工程師齊格林1869年出生在烏(wu) 克蘭(lan) ，他的早年經曆充滿曲折。齊格林18歲時成為(wei) 了一名神職人員，3年後，他前往美國，繼續從(cong) 事宗教活動。在他宗教事業(ye) 的巔峰期，齊格林擔任芝加哥一所波蘭(lan) 裔天主教堂的神父一職，轄區教眾(zhong) 達到4萬(wan) 人之多，這也是當時全美最大的波蘭(lan) 裔教堂。

　　1893年，發生了一件改變齊格林一生命運的大事——芝加哥市長卡特？哈裏森遭遇刺殺身亡。從(cong) 此，齊格林立誌要開發出“可以守護世人的神聖裝備”——既輕便又可以阻擋手槍子彈的新型防彈衣。

　　在實驗了一係列材料，包括棉布、鋼製刨花以及頭發後，他最終決(jue) 定使用絲(si) 綢作為(wei) 突破口。

　　絲(si) 綢給我們(men) 的印象恐怕大多是薄似蟬翼、溫潤如玉的質感，不過，絲(si) 綢的纖維實際上具有極高的強度，絲(si) 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(si) 綢纖維組合為(wei) 有機的整體(ti) 。為(wei) 了尋找合適的編織方式，齊格林遠渡重洋，最終在奧地利維也納和德國亞(ya) 琛的絲(si) 織工廠開發出了符合預期的絲(si) 綢織物。

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

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

　　齊格林當眾(zhong) 演示防彈衣的防護效果，來源：公有領域

　　滿懷雄心壯誌的齊格林辭去了教會(hui) 的工作，全身心投入到新型防彈衣的研發和推廣中。不過，他之後的創業(ye) 之路卻布滿艱辛。

　　最初，美軍(jun) 希望能夠引進他的技術，結果卻發現絲(si) 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(si) 綢，初期產(chan) 品的單價(jia) 達到了800美元（約相當於(yu) 如今的9萬(wan) 人民幣），這對於(yu) 財大氣粗的美軍(jun) 來說也是無法大量裝備的。於(yu) 是，齊格林想到了直接向當時的美國總統——威廉·麥金萊尋求幫助。

　　幾經輾轉，白宮終於(yu) 同意安排他和總統見麵。但由於(yu) 此時麥金萊總統正在進行為(wei) 期六周的全國巡回演講係列活動，齊格林隻能暫時等待。悲劇在兩(liang) 周後發生了，1901年9月6日，麥金萊總統在布法羅泛美博覽會(hui) 現場遭遇了刺殺，凶手近距離向他腹部連開兩(liang) 槍，導致總統入院急救，並在隨後的9月13日傷(shang) 重不治。實際上，凶手所用的左輪手槍威力相當小，如果總統當時身著齊格林的防彈衣，可能就會(hui) 逃過一劫了。

　　總統的意外遇刺讓齊格林獲得政府高層援助的希望就此破滅。隨後的十餘(yu) 年時間，齊格林和他的合作夥(huo) 伴不斷向西方世界的達官貴人推銷自己的產(chan) 品，其中就包括奧匈帝國皇儲(chu) 斐迪南大公。然而，命運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，但事發當時並未穿在身上），凶手並沒有攻擊防彈衣被覆的部位，而是直接向大公脖頸處開槍，最終導致大公夫婦當場雙雙身亡。後來的劇本大家可能都清楚，斐迪南大公遇刺事件直接導致了第一次世界大戰的爆發。

　　薩拉熱窩事件想象圖及事發地拉丁橋，來源：公有領域

　　對於(yu) 齊格林來說，一次潛在的成名機會(hui) 就這樣變成了後世茶餘(yu) 飯後的談資。齊格林的生命晚期很可能十分窮困潦倒，以至於(yu) 他確切的死亡年份都存在多個(ge) 說法。

　　不過，齊格林作為(wei) 現代防彈衣技術的奠基人之一，還是在曆史上留下了自己的名字。回顧他略顯的失敗的創業(ye) 經曆，除了運氣屬實差點意思之外，絲(si) 綢防彈衣本身的產(chan) 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

　　一戰爆發後，為(wei) 了降低前線戰損，各國都嚐試了不同方案的防彈衣。但受困於(yu) 當時的材料技術水平，這類防彈衣基本全部以金屬為(wei) 主。它們(men) 與(yu) 古代連體(ti) 鎧甲相比幾無創新之處，完全可以用“傻大黑粗”四個(ge) 字來形容。

　　為(wei) 了能在一定距離外抵禦步槍乃至機槍子彈，它們(men) 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。當時的戰場上，幾乎隻有機槍手、醫護兵、飛行員一類不需要過多機動行為(wei) 的人才會(hui) 使用。

　　二戰中，材料技術的發展讓防彈衣的重量大為(wei) 減輕，一些經過特殊工藝處理的鋼種僅(jin) 需2mm厚度就可以起到相當的防彈作用。在相同防護強度下，二戰時的金屬防彈衣僅(jin) 有不到一戰時同類的三分之一重。然而，4千克以上的重量對於(yu) 強調機動能力的野戰兵種來說還是太重了，實現防彈衣的輕量化和高性能化迫在眉睫。

　　左：一戰中德軍(jun) 的單兵護甲（龍蝦甲）右：二戰中蘇軍(jun) 的SN-42單兵護甲，來源：公有領域

　　當時的人們(men) 雖然清楚地知道類似於(yu) 齊格林方案的密集編織式防彈衣才是未來的發展方向，但無論是絲(si) 綢、棉布還是二戰後開始興(xing) 起的尼龍防彈材料，都無法在與(yu) 同時代槍械的較量中占得上風。畢竟在盾升級迭代的同時，矛也在日益精進。

　　二戰後期，新型槍支普遍通過采用更高效的推進藥，更加多變的彈頭、彈體(ti) 材質，更現代化的彈道控製技術等手段增強彈藥的威力。防彈衣在這場“矛盾攻防”中節節敗退，這種情形直到60年代末“凱夫拉”的橫空出世才得以逆轉。

　　凱夫拉橫空出世，實用化輕便防彈衣走上前台

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

　　凱夫拉的抗拉強度是同等質量鋼的五倍左右，理論上隻需要幾分之一的重量就能達到鋼板類似的防護性能。凱夫拉強韌的性能與(yu) 它的結構密不可分，聚合物單體(ti) 間首先形成不斷重複的直鏈構造，鏈與(yu) 鏈之間又通過氫鍵力形成有效連接，從(cong) 而進一步加強整體(ti) 結構的力學特性。

　　當遭遇彈頭攻擊時，數層密織的凱夫拉織物可以令彈頭在前進時動能急劇衰減。彈頭通常會(hui) 嵌入防彈層內(nei) 部，同時彈頭衝(chong) 擊帶來的能量也會(hui) 通過纖維和織物的網絡被迅速分散。金屬製防彈衣存在的彈頭散射造成二次傷(shang) 害的問題得到了很好的抑製。

　　此外，它還具有難燃性和自滅火特性。凱夫拉受熱時不會(hui) 像很多高分子聚合物一般熔融，而是直接碳化，在烈火紛飛的戰場上也不會(hui) 因為(wei) 防護衣的融化而造成額外的燒傷(shang) 。作為(wei) 一種化學纖維，凱夫拉價(jia) 格相對低廉且易於(yu) 加工，人們(men) 終於(yu) 找到了一種適用於(yu) 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，凱夫拉的出現雖然為(wei) 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，浸水後強度極大衰減，因此在實戰中不能穿著凱夫拉防彈衣涉水。後期雖然開發了一係列防水處理工藝，讓其可以應對中等降雨一類情況，但隨之而來的後果是透氣性被完全犧牲，穿著舒適度相當差。此外，凱夫拉對紫外線也較為(wei) 敏感，這大大限製了它們(men) 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(men) 陸續開發了一係列高分子聚合物人造纖維。這其中包括與(yu) 凱夫拉結構類似的特瓦倫(lun) ，以及以迪尼瑪和Spectra為(wei) 代表的超高分子量聚乙烯（UHPE）等。普通聚乙烯的分子量隻有數十萬(wan) ，而UHPE的分子量卻可以達到接近一千萬(wan) 。UHPE材質的抗衝(chong) 擊性和耐磨性超過凱夫拉，不會(hui) 發生吸水劣化，且可以浮於(yu) 水表麵。但缺點是， 135度左右環境中，UHPE材質會(hui) 發生融化。

　　UHPE結構示意圖以及用UHPE製作的雪上摩托用滑板，來源：公有領域

　　各種高分子聚合物纖維的登場為(wei) 防彈衣材料的選擇增添了不少靈活性。到上世紀末，以凱夫拉作為(wei) 代表材質的聚合物防彈衣已經可以在較近距離上抵禦大多數現代手槍子彈的連續射擊（前提是著彈點需要有一定間距）。而且，與(yu) 笨重的前輩們(men) 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。

　　後凱夫拉時代如何挖掘防彈材料潛能

　　然而，防彈衣的技術升級卻還遠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(yu) 手槍子彈相比，步槍彈更長，裝藥量更多，初速和動能更大。同時借助於(yu) 長槍管帶來的彈道穩定性，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8、90年代，受蘇聯大規模向中東(dong) 地區出口軍(jun) 械以及蘇聯解體(ti) 後東(dong) 歐動蕩的影響，一些裝藥量較大的俄製手槍彈種和相應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，可以輕鬆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(wei) “條子殺手（Cop Killer）”。

　　於(yu) 是，90年代開始，西方各國都推出了防禦力更強的新一代防彈衣。這些產(chan) 品大多通過在傳(chuan) 統聚合物防彈衣外層再布置硬質保護板的方式來增強防護能力。這類硬質保護板的材料多為(wei) 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(jun) 陸戰隊隊員展示遭到擊中的防彈衣背部保護板（未貫通），來源：公有領域

　　陶瓷保護板不僅(jin) 比金屬更輕，還擁有更高的硬度，這令它們(men) 在與(yu) 彈頭發生碰撞時可以讓彈頭發生更加強烈的形變從(cong) 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(hui) 因為(wei) 應力集中而發生瞬間碎裂。

　　金屬保護板以鋼、鈦合金乃至高強度鋁合金為(wei) 主。其優(you) 勢在於(yu) 金屬天然的高塑性可以避免類似陶瓷的脆裂發生，還賦予了它們(men) 更高的連續抗衝(chong) 擊能力。不過由於(yu) 硬度與(yu) 陶瓷比相對較低，抵抗貫穿的能力有限。另外，對於(yu) 金屬而言，跳彈和破片是必須注意的問題，因此金屬護板表麵往往有一層織物來防止彈頭飛濺。

　　身著防彈衣的美軍(jun) 軍(jun) 犬，來源：公有領域

　　聚合物護板大體(ti) 可以分為(wei) 熱壓成型式和纖維編織式。具有輕便、能量吸收性好、塑型容易以及比強度高等優(you) 點。雖然防護板犧牲了一定的機動性，但卻讓防彈衣擁有了能夠抵抗一部分步槍穿甲彈近距離射擊的能力。這已經是目前防彈衣防護能力的上限了。

　　NIJ規格

　　未來的防彈衣又會(hui) 長什麽(me) 樣？

　　未來的防彈衣將由什麽(me) 樣的材料來製造呢？目前，不少的新技術新材料，如蛛絲(si) 纖維，石墨烯，剪切流變材料等都在實驗室暫露頭角。考慮到成本和綜合性能等因素，高分子化學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度，局部吸能特性等方麵有突出的實驗數值，但實現大規模生產(chan) 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(hui) 損害槍支機動能力，實用性不大，子彈威力的增強也差不多走到了瓶頸。如今，防彈衣和子彈的對決(jue) 似乎暫時平分秋色，在選定的測試條件下，防彈衣已經能夠很好的抵禦相應級別子彈的攻擊。

　　軍(jun) 用防彈衣（左）和警用防彈背心（右），來源：公有領域

　　不過，人類科技水平的發展永無止境，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退回到原始社會(hui) 水平，屆時的防彈衣技術又將如何升級？

　　矛盾對決(jue) 仍將繼續。不過，我們(men) 最希望的，還是一個(ge) 這些防護都用不上的世界。
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