這種新型防彈材料在電子顯微鏡下的圖像，通過(guò)納米工藝成功將世界上最硬的物質(zhì)--碳化硼依附在普通棉制T恤上。
解放軍的模塊式防彈衣
身穿攔截者防彈衣的美軍士兵
碳化硼已經(jīng)廣泛用于制造硬式防彈插板，這種插板可以抵御7.62×51北約標(biāo)準(zhǔn)步槍彈的近距離射擊。但整塊硬式插板，穿戴起來(lái)并不舒適和方便。
英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)網(wǎng)站16日刊登了一篇名為《“裝甲”T恤 》的科普新聞。文章透露來(lái)自中國(guó)、美國(guó)和瑞士的科研人員最近成功將世界上最硬的物質(zhì)——利用納米工藝成功依附在棉制T恤上。從而制造出強(qiáng)度和靈活性完美的平衡產(chǎn)物--“裝甲”T恤。
文章稱，“碳化硼” （B4C）是地球上最硬三種材料之一。現(xiàn)代科技已能將其應(yīng)用到全棉纖維面料的T恤上，能明顯地提高衣服的耐磨性。該處理過(guò)程采用一種新型的納米工藝方法，使復(fù)合材料變得既有強(qiáng)度又有韌性。這一方法朝著制造有效的防彈背心新材料又邁進(jìn)了一步。
現(xiàn)代軍隊(duì)廣泛使用的碳化硼陶瓷制作的防彈插片式防彈衣，但其重量和體積限制了單兵的機(jī)動(dòng)性和靈活性。因此納米復(fù)合材料的出現(xiàn)，能使碳化硼用來(lái)加強(qiáng)另一種物質(zhì)，這樣就帶來(lái)了強(qiáng)度和靈活性完美的平衡產(chǎn)物--“裝甲”T恤。
文章透露，中國(guó)、瑞士和美國(guó)的研究人員的合作取得了突破性進(jìn)展，他們發(fā)現(xiàn)具備耐磨性和透氣性的棉布纖維有望成為完成這一任務(wù)的理想材料。
來(lái)自美國(guó)南卡羅來(lái)納大學(xué)的小組負(fù)責(zé)人李曉東（Xiaodong Li音譯）說(shuō)：“我們能夠使用棉制T恤作為模板碳源來(lái)大量制造具有高強(qiáng)度碳化硼”。通過(guò)使用棉花作為模板，工作小組克服了一個(gè)先前遇到的納米材料結(jié)塊的問(wèn)題。
在研究中，研究人員把100%純棉T恤切割成四方形，浸泡在一個(gè)裝有硼粉和鎳基催化劑的溶液中，然后在吹著氬氣流的條件下（阻止材料燃燒），加熱4小時(shí)左右，溫度達(dá)到1100 攝氏度。棉纖維有許多小洞，可用于捕獲粉末。就是在這個(gè)過(guò)程中，棉纖維轉(zhuǎn)變成碳纖維，同時(shí)與與硼粉反應(yīng)，生成碳化硼。
用掃描式電子顯微鏡得出的SEM照片顯示，在T恤衫纖維中結(jié)合了納米線陣列，圖表展示了交叉碳化硼涂層與碳微纖維交叉部分。
當(dāng)反應(yīng)完成后，T恤衫從白色變成黑色，但重量卻變得很輕，并具有了韌性。不過(guò)，盡管其物質(zhì)屬性發(fā)生了巨大的變化，但是這種“裝甲棉”還沒(méi)有做好取代例如芳綸這種傳統(tǒng)防彈材料的準(zhǔn)備。
美國(guó)密歇根大學(xué)復(fù)合材料專家尼古拉（Nicholas Kotov）表示，雖然這些材料不太可能將取代芳綸，因?yàn)槠鋸?qiáng)度上無(wú)法與芳綸這類高強(qiáng)度的材料相比，但這種先進(jìn)的納米材料紡織品的“改性技術(shù)”卻是一個(gè)有趣的發(fā)展。
美國(guó)賴斯大學(xué)的材料科學(xué)家鮑里斯-雅克布森（Boris Yakobson）對(duì)此表示贊同，他認(rèn)為使用棉布作為自然模板，既防止由于含硼納米材料的聚集，又能作為碳源發(fā)揮作用，這是非常聰明的做法。雖然最終復(fù)合材料的性能不會(huì)很高，但這種方式看起來(lái)卻很有潛力。（落暉/史博）