全世界70%防彈衣是“中國制造”！用的是啥材料？

出品|網易新聞

導語：近期俄烏戰爭和巴以沖突世界局勢動蕩，中國工廠收到多國數十萬件防彈衣訂單，目前全世界能獨立完成防彈衣從原料研發到制作生產完工全套流程的只有中國、美國、荷蘭，而中國是其中最大的防彈衣生產國，中國防彈衣是如何逆襲占據了全球超過70%的市場份額的？

近期浙江某防彈衣工廠在國外社交網站分享的圖片

一、從絲綢到金屬，防彈材料在進化

在我國，防彈衣允許由民營企業生產，哪中國民企生產的防彈衣質量如何？最出名的是一個美國射擊測評類博主對中國制美標4級陶瓷防彈板的測試視頻，他和另一位射手相繼使用手槍，步槍，突擊步槍在10米左右的距離上進行了各種射擊，15槍都沒打穿，小哥對這塊才100美元的中國防彈板的防護能力很震驚。

美國博主測試中國制防彈衣

以自動步槍AK-47口徑7.62毫米子彈，射出槍口的初速度可達725米/秒。擊中人體的瞬間會撕裂出一個巨大的空腔，破壞內臟，破裂的碎片嵌在體內，但只要穿上一件防彈衣，你就可以近乎毫發無損地挨上一槍。

防彈衣抵擋AK-47近距離射擊

防彈衣是如何保命的？防彈衣是通過材料的變形，破裂，吸收和消耗子彈或破片的動能，阻止其穿透。在戰場上防彈衣面對的不單單是子彈，還有手榴彈、炮彈等爆裂碎開的彈片。

子彈沖擊軟質防彈衣纖維

回顧防彈衣的發展是在保證防護性能的同時盡可能輕薄和價格更低，根據防彈結構的材質可分為軟質，硬質兩類。

1893年，從烏克蘭移居美國的齊格倫受到古德法羅《論絲綢的防彈性》論文的啟發，第一件商用軟質防彈衣問世了。這款4層防彈衣厚約3.2毫米，全部由絲綢纖維制成，可抵御那個時代大多數低速子彈。盡管這種“絲質防彈衣”當時要花費800美元，成為很多權貴、土豪匪幫的搶手貨。

刺殺斐迪南大公油畫

1914年6月28日，身穿絲質防彈衣的斐迪南大公視察薩拉熱窩，但不料槍手向他裸露在防彈衣外的脖子連開數槍，引發第一次世界大戰爆發。

絲質防彈衣價格昂貴，在戰壕中容易變質，所以金屬制防彈衣仍是兩次世界大戰的各國軍隊首選。

一戰時的第一代防彈背心

1915年第一支正式裝備防彈衣的是英國軍隊，這種重達9公斤的鋼馬甲，步兵用不上，只能配發給轟炸機飛行員。

1916年，德國也為軍隊配發了“龍蝦甲”防彈衣。這種由鉻鎳合金制成的防彈衣，可抵御“劉易斯”重機槍子彈，但重量高達18公斤也只能把它發給衛生兵或機槍兵。

德國一戰時期的“龍蝦甲”

隨著二戰爆發，軍用防彈衣的需求重新高漲起來，美國研制出僅為4千克錳鋼輕質金屬防彈衣和更輕的陶瓷防彈衣。同時蘇軍也小范圍裝備了SN-42鋼制防彈衣。這種防彈衣厚2毫米，重3.5千克，對付德軍MP-40沖鋒槍發射的9毫米子彈也能保命，在斯大林格勒保衛戰中發揮了重要作用，但對野戰步兵來說重量還是太大了。

蘇軍在巷戰中使用的SN-42防彈衣

一戰二戰的金屬硬質防彈衣硬碰硬防護原理簡單粗暴，多是出于成本考慮，即使子彈沒穿透金屬，人體必須在很短的時間內吸收子彈的動能，巨大的力量使人體內臟器官無法承受，跟胸口掄大錘感覺類似，容易形成內傷。而且鋼制防彈衣還會使子彈反彈飛濺，容易產生二次傷害。

二、“芳綸”為防彈衣“增肌減肥”

軟質防彈衣一般由高性能纖維通過高密度紡織和20-40層的重疊而成，利用多層細網的拉伸，斷裂、摩擦吸收消耗子彈的動能，從而實現攔截。

20世紀70年代，終于出現了一種非常理想的防彈衣材料，美國杜邦公司合成出一種新的芳綸軟性纖維，命名為凱夫拉，這種纖維的強度可達同體積鋼絲的5倍以上，但重量只有1/5，迅速應用于防彈衣的制造。數據顯示，截止到2006年，僅美國就有超過2000名警察在“凱夫拉”防彈衣保護下幸存。

除了纖維本身的材質性能，紡織的結構同樣會影響防彈效果。我們日常見到的織物多是經緯布，都是由經線，緯線紡織而成，受到槍擊時，沖擊波會在交織點處受到阻礙，難以向外擴散，使得子彈直接打中的纖維承受過多能量被擊穿。

防彈衣通常使用的則是無緯布由纖維單向排列。并用熱塑性樹脂壓制而成，把這些無緯布交叉重疊，再用熱塑性樹脂壓制，受到子彈沖擊時，由于沒有交織點，能量會迅速擴散到較大范圍上去，使更多纖維參與吸收能量，防彈性能更好。

采用芳綸材料的04式B型防彈衣使用說明

芳綸雖然是理想的防彈材料，但遇到水或紫外線容易降級，保質期通常在3-5年，儲存保養困難，凱夫拉纖維材料在日曬、汗水等條件下，防護能力會下降30%左右。近年來，防彈性能更好，性質也更穩定的超高分子量聚乙烯正在逐漸替代凱夫拉芳綸成為軟質防彈衣的主流材料。

相對于歐美很多國家，中國對于防彈衣的研發比較晚。根據相關資料顯示， 1964年我國成功研發出了玻璃鋼防彈衣；20世紀80年代，我國又研發出了輕型合金鋼制成的防彈背心；21世紀后，隨著我國科技水平快速發展，在防彈衣的裝甲、纖維、防護服等領域申請多個專利。但真正實現“彎道超車”還要從掌握了新材料超高分子量聚乙烯(UHMWPE)說起。

國內歷年防彈衣專利申請量

三、歐美禁售就自己制造

超高分子量聚乙烯是平均分子量超過150萬的線型聚乙烯， 又稱高強高模量聚乙烯纖維。超高分子量聚乙烯纖維，碳纖維、芳綸并稱為三大高性能纖維，被歐美許多國家稱為“令人驚異的塑料”。

4種纖維對比示意圖

超高分子量聚乙烯擁有諸如高強高模、耐沖擊性、耐磨性、耐化學腐蝕、電絕緣和耐紫外線等優異的性能，其比強度相當于優質鋼絲的15倍、碳纖維的1.8倍、芳綸的1.6倍。

高端超高分子量聚乙烯纖維產品分子量已高達1000萬以上。已經成為現代國防、航空航天必不可少的戰略物資。超高分子量聚乙烯具有較高的技術和工藝壁壘，復雜的生產工藝、嚴格的生產流程管控，核心催化劑的制備技術高度保密。

2000年之前，在西方發達國家超高分子量聚乙烯纖維技術和市場壟斷期間，每噸產品價格約在100萬元左右，關鍵是對我國還禁售。

為打破國外技術壟斷，我國東華大學（原中國紡織大學）于1984年開始研究濕法紡絲技術，1997年進行了小試，1999年實現了試生產，此后該技術被國內多家企業廣泛采用，得到快速發展。

中國紡織科學研究院干法紡絲技術則于2000年取得了突破，2006年在中國石化南化集團研究院中試裝置成功生產。2008年起由中國石化儀征化纖公司獨家應用進行工業化生產。

山東超高分子量聚乙烯纖維生產線

目前世界上只有荷蘭、美國、日本、中國4個國家實現了超高分子量聚乙烯纖維規模化生產。在產品質量方面，除了少量高端產品外，其余均已達到國際領先水平。

截至2022年我國超高分子量聚乙烯產能約為13.8萬噸，在生產成本方面，我國超高分子量聚乙烯纖維生產成本比國外低20%以上。應對國內市場需求依然供不應求。隨著我國超高分子量聚乙烯纖維逐步產業化，國外才逐步放開對我國銷售中低端產品。

超高分子量聚乙烯纖維也有缺點，就是耐溫性能差、阻燃性能差，高于70度強度就會下降，而凱夫拉芳綸纖維可耐400度的高溫，突遇900度以上時，還會直接碳化，形成隔熱層，對于防止爆炸傷害，還是芳綸更有效。

四、“軟硬結合”雙重防護

根據我國的警用防彈衣標準，軟質防彈衣最高能達到4級，即可以在5米開外擋住大部分手槍和沖鋒槍的射擊，但這還不夠用，要想防住這些殺傷力更高的武器，乃至戰場上的步槍，狙擊槍，還是硬質防彈衣更靠譜。

硬質防彈衣的關鍵是在軟質防彈衣基礎上增加了防彈插板，插板可主要分為三種材質，金屬板，復合陶瓷板。

防彈插板可以保護很多人體重要器官

復合陶瓷板是目前防彈性能最好的。由氧化鋁，碳化硅和碳化硼這類高強度結構陶瓷與超高分子量聚乙烯纖維等材料的背板貼合制成。這種陶瓷防彈插板的厚度多在3cm左右，重2-3KG，在受到槍擊時，陶瓷板會以高速旋轉的金屬彈頭劇烈摩擦，將彈頭尖端磨削，減小其穿透力，并通過局部破碎和纖維材料背板的形變，最終耗盡子彈的動能，陶瓷防彈插板可以達到6級以及更高級的防彈標準。甚至能擋住巴雷特M82這種使用12.7mm口徑子彈的重型狙擊步槍。

巴雷特M82射擊

結語：

按照中國的GJB 43002002《軍用防彈衣防護性能標準》，要求防彈衣受到沖擊后的凹陷就會控制在25毫米以內，這相當于標準心肺復蘇按壓深度的二分之一，并不會出現肋骨骨折的情況，事實上，中國關于防彈衣凹陷深度的標準甚至比美國NIJ測試標準44mm還高，且同樣防護等級下價格只有其六分之一，換你會選哪個？憑實力做到物美價廉的，國產防彈衣今天才成為各國軍購的寵兒。

參考文獻：

紡織基防彈防穿刺材料的研究回顧

比肩碳纖維！聽超高分子量聚乙烯纖維述說“化纖強國夢”