软质防弹材料

在苏联时期，其芳纶材料大多用于军工、航天领域，民用很少。但随着苏联的解体和市场经济化程度的加深，目前这种材料逐步转向民用市场。俄罗斯的芳纶纤维与凯芙拉和特维龙不同，属于杂环芳香型聚酰胺。

俄罗斯的基础研究广而深，芳纶材料的性能与欧美同类产品相比占有优势，但产业化水平较低，产量小，目前正积极拓宽市场，增大产量。俄罗斯著名的卡门斯科化工联合体正与中国合作，投资生产纤维和织物。相信不久的将来，中国市场会出现俄罗斯高性能芳纶防弹产品。

聚苯并双恶唑(PBO)纤维，其抗张强度和模量高出芳纶很多，素有"纤维之王"之称。1999年日本以商标名Zylon推出PBO纤维,但随着使用时间的延长，这种纤维的缺点暴露了出来。试验表明:该纤维在低于100℃以下，或在普通日光照射下，性能会逐渐下降。尤其是美国塞肯德·昌斯(Second Chance)公司出现两次Zylon防弹衣被击穿的事件后，PBO纤维在防弹领域的应用更受到质疑。阿克苏·诺贝尔公司经过10多年的努力，研制出一种新型刚性聚苯撑吡啶并咪唑的聚合物(简称M5)，其性能超越芳纶。美国的玛格兰系统国际(Magellan Systems International)公司购买该专利,与美国陆军共同开发其在防弹方面的应用。

随着生物技术和基因蛋白工程的发展，美、加科学家联合利用转换遗传因子技术，开发出一种超高强度纤维生物钢(Biosteel)，其强度达到芳纶的3倍。此外还有炭纳米管等新型防弹材料。

软质防弹材料，是由机织物经过一定的缝制工艺固定在一起的，或是由无纬布多层叠合在一起。其防弹机理与硬质防弹材料不同，后者更多的是利用自身的硬度，改变弹头或破片的形状，降低动能，起到防弹作用。纤维织物则主要是通过纤维的变形吸收投射物的能量从而达到防弹目的。当弹头或破片击中织物时，侵彻的方式有拉伸破坏和剪切破坏两种基本机理。这两种机理的发生主要与弹头或破片的形状、材质、速度有关，头部呈圆锥形的弹头射入织物时，主要以拉伸破坏为主;而对于高速不规则的破片，则以剪切破坏为主。

弹头击中织物后，产生的应变波分为纵向波和横向波，主要累及被打击的纤维，但纵向波的交接点可将应力传给辅助纤维，横向波产生的位移也通过交接点使边缘纤维承受传来的应力。弹道学试验表明，40%~50%的能量被辅助纤维所吸收。这样，织物的交接点越多，能量吸收就越多，防弹性能越好。因此防弹织物的编织方式较多地采用平纹，而非斜纹或缎纹。

近年来，美国采用一种新型编织法-- 多轴向铺层系统。该编织法的特点是使铺层结构每层中的每根纱线可配置到精确的位置上，以达到给定方向的最大抗拉强度，或在各方向上都有相同的抗拉强度。采用这种编织法编织的防弹衣，质地更柔软，质量更轻，防弹能力比普通机织物提高15%。

对于机织物，纤维在织机上编织过程中会受到损伤;另外，应变波在织物面上传播时，纱线的连接点会对应变波进行反射，应变波的叠加易造成纱线过度伸长而断裂。DSM公司利用柔性单向复合材料技术制成的无纬布，解决了这一问题。无纬布消除了织物中的纤维屈曲，使应变波的能量向外传播得更快，进而显著提高防弹性能。

在现代防弹材料的发展史上，1970年代至1980年代是具有里程碑的时期。 1972年美国杜邦公司推出了对位芳香族聚酰胺纤维商业化产品 --凯芙拉(Kevlar);1986年美国联合信号公司得到荷兰DSM公司专利许可后，开始以 Spectra为商标生产一种强度更高的纤维--超高分子量聚乙烯纤维。前者标志着防弹材料由硬质向软质的转变，改变了人们对防弹机理的认识，极大地拓展了防弹材料的空间;后者则加速了防弹材料向轻量化、舒适化的方向发展。目前工业化、大规模生产的高性能纤维主要有对位芳香族聚酰胺纤维(芳纶纤维)、超高分子量聚乙烯纤维和炭纤维。广泛用于防弹领域的是前两种。芳纶纤维的比强度和比模量是钢铁的10倍，而超高分子量聚乙烯纤维的比强度又高出芳纶纤维1.5倍左右。单根纤维或束丝并不能起到防弹的作用，只有将纤维按一定的规律排列整合起来，才能有效地抵御枪弹或破片的侵袭。