过去几千年来人类的武器从冷兵器时期，过度到往常的热武器时期，防护措施也从古代的盔甲到现代的防弹衣。现代武器是千奇百怪，但防弹盔甲和防弹衣的防护原理倒是没多大变化。

防弹衣的其原理都是吸收动能，避免武器直接穿透人体。

近几年呢，有科学家研发出了一种“液体防弹衣”，它的重量只要普通防弹衣的三分之二，这种液体防弹衣用到了一种“剪切增稠液”，该液体在遭到子 弹冲击时会变硬从而起到阻挠子 弹的作用。

关于防弹衣的介绍

防弹衣主要由衣套和防弹层两部分组成。衣套常用化纤织品制作，防弹层则会根据具体应用采用不同的材料，主要包括金属、陶瓷片、玻璃钢、尼龙、凯芙、液体防护材料等材料，构成单一或复合型防护结构。

众所周知，传统的防弹衣（也称防弹背心）只能护住躯干部分，另外，其厚重且坚硬的特点决定了不便用来制造需要弯曲折叠的裤子和袖子，致使需要经常活动和弯曲的许多关键部位根本无法得到保护，如手臂、颈部、腿部和肘部。

而利用液体防弹材料处理升级的新型防弹衣可以做到全身防护，其柔软坚韧，可以制造连袖子带裤腿的全套衣服，保护军警的任何部位，无论人的身体如何弯曲防弹衣的防护性能都不会受损。因此，液体防弹衣的研制成功被认为是一种防弹领域内革命性的技术突破，也被称为真正的防弹衣。

国际上，液体防弹衣最先由英国和美国两国研制成功并已计划装备部队，之后波兰和韩国也宣布研制成功，我国在液体防弹装备方面也取得了一些关键的进展。

什么是液体防弹衣

"液体防弹衣”这个词可能会误导一些人，让人以为是将流动的液体填充在固体纤维层间，然而并非如此。其实液体防弹衣是针对传统凯夫拉等高强度纤维防弹衣，利用特殊液体材料（统称为“剪切增稠液体”）增强的产品，外观和传统软质防弹衣并没有什么差异。如果真要去找一件液态的防弹衣或者是做成水囊结构的防弹衣，那肯定会找不到的。

实际上，目前的液体防弹衣衣芯是通过一系列技术手段将液体材料渗入至多层凯夫拉纤维中间，并由纤维固定住剪切增稠液体粒子制作而成。当敲击凯夫拉纤维时，液体会立刻变硬，让凯夫拉纤维更牢固，其变硬速度一般为几毫秒，而在非防护状态下防弹衣又会变得很柔软。据测试，与普通防弹材料相比，在相同坚韧度下，液体防弹材料重量更轻（普通防弹材料重量的一半以下）更柔软。

现阶段正在研发的液体防弹材料主要包括两种液体：剪切增稠液体和磁流变液体，本文只针对剪切增稠液体。

液体防弹材料工作原理

在说明前述“剪切增稠液体”的工作原理之前，有必要介绍一下非牛顿流体的特性。

什么是非牛顿流体?

非牛顿流体，是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体普遍存在于生活、消费和大自然之中。绝大多数生物流体都属于如今所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液，以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。还有，像口香糖这样的日常生活中很常见的食品也是一种非牛顿流体，假如你把一块没嚼过的口香糖卷成圆锥，然后用力快速把椰子砸在锥尖上，你会发现原本软趴趴的口香糖居然刺穿了厚厚的椰子外壳!

还有淀粉液，假如你在一个池子里装满淀粉液，只需你的速度够快，就能够展示水上漂的神功。

液体防弹衣同样是应用了这个原理，只不过剪切增稠液的非牛顿流体特性要更好一些。假如你用手指在里面渐渐搅动，它就像普通的稀薄液体一样。但是你若用力去击打它，它就会霎时变得安如磐石。

非牛顿流体特性：

通过非牛顿流体剪切应力τ与速度梯度k的非线性关系可知，对于不同的速度变化梯度，非牛顿粘性流体的表观粘度也会不同，因而会引起剪切应力τ的不同。通俗理解是，作用在非牛顿流体上的剪切速度梯度会反过来改变流体对外界的粘性作用。

为了更直观说明非牛顿流体特性，针对同一种液体防弹材料（即剪切增稠液体）进行对比实验。透明槽里的白色胶状液体就是所选的液体防弹材料，即非牛顿流体，用手指搅动的时候，由于速度慢、力量小，剪切应变率（即速度梯度）k很低，因此其性质和普通的粘稠液体差不多。

而在用拳头猛砸的时候，由于速度高、力量大，带来的冲击极其猛烈，流体剪切应变率k会非常大，此时流体动力粘度μ(k)会在瞬间急剧加大，形成硬实的类固体状态。冲击越猛烈，这种特征越显著。

液体防护前景

目前，液体防弹材料在防弹装备上的应用还有很多问题并没有得到很完善的解决。但是在更低级一些的防护场合，比如滑雪、摩托车手服装等运动防护器具，或者是抗冲击头盔等警察防暴装备上，该类产品已经得到了成功的商业化应用。

“谁掌握了新材料，谁就掌握了未来”！无数事实表明，历史上每一次重大新技术的发现和某种新产品的研制成功，都往往依赖于新材料的发现和应用，可以说世界高新技术的竞争就是新材料的竞争，而任何一个新的装备系统，离开了新材料的支撑都将无法研制出来。

同样，液体防弹材料的研制成功将给防护领域带来质的飞越，届时液态防弹衣也将开创人体防弹防刺新纪元，对此我们将拭目以待！

文章来源： 神奇的流体，湖南中泰