凯夫拉（Kevlar）

在70年代初，美国杜邦（DuPont）公司成功研制出一种高性能合成纤维——凯夫拉（Kevlar），它兼具超高强度、超高模量以及耐高温的特性，迅速在防弹领域占据一席之地。这种纤维的诞生，使得柔软的纺织物防弹衣性能得到显著提升，同时大幅提升了防弹衣的穿着舒适度。美军率先采用Kevlar纤维制作防弹衣，并推出轻重两款设计。新款防弹衣以Kevlar纤维织物为主体，辅以防弹尼龙布封套。轻型防弹衣采用6层Kevlar织物精制而成，中号尺寸仅重3.83千克，相较于尼龙和玻璃纤维防弹衣，重量减轻50%；在相同单位面积质量下，其防护力至少提升一倍，同时保持出色的柔韧性。

“Kevlar”（凯夫拉）作为商标名，其实际材质为聚对苯二甲酰对苯二胺，这是一种具有液态结晶性棒状分子结构的材料。在浓溶液环境下，这种分子结构能够自我组装成高度有序的相畴。当进行纺丝定向拉伸时，这些相畴会沿着剪切方向形成近乎完美的分子取向，从而赋予凯夫拉纤维超凡的强度和模量。

超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）

是由相对分子质量高达100万至500万的聚乙烯精细纺成的纤维。这种纤维以其惊人的强度和极低的比重，成为目前全球范围内强度最高且比重最轻的纤维材料。其强度甚至超越钢丝15倍，同时保持了轻质的特点，最轻可达到芳纶等材料的40%。
在国防军需装备领域，超高分子量聚乙烯纤维因其出色的耐冲击性和高能量吸收能力而备受青睐。这种纤维可广泛应用于军事领域的防护衣料、头盔以及防弹材料的制造，如直升机、坦克和舰船的装甲防护板、雷达防护外壳罩、导弹罩等。特别值得一提的是，防弹衣的应用已成为其最为突出的亮点，其轻柔的特性使其成功占领了美国防弹背心市场的主导地位。此外，超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比弹击载荷值U/p高达钢的10倍，远超玻璃纤维和芳纶，这使其在防弹、防暴头盔的制造上具有显著优势，已逐步替代传统的钢盔和芳纶增强复合材料头盔。
中国超高分子量聚乙烯纤维的发展现状与前景：中国在化纤领域拥有深厚的实力，2007年化纤产量全球占比高达54%，展现了强大的工业基础。然而，在高性能纤维的研发与应用上，中国曾一度滞后。自1985年起，中国开始致力于超高分子量聚乙烯纤维的研究，东华大学等多家机构相继加入，并取得了众多理论突破。1999年，中国成功突破了该纤维的关键生产技术，成为继荷兰、日本、美国之后，全球第四个掌握此技术的国家。如今，其应用已从绳索、系缆等扩展到生命防护、高性能纺织品、复合材料及层压材料等多个领域，展现出广阔的市场前景。预计未来5年和10年内，全球对超高分子量聚乙烯纤维的需求将分别达到6万吨和10万吨。
液体防弹材料，又称TBS，其核心成分是一种经过特殊设计的“剪切增稠液体”(STF)。这种液体通常由分散粒子SiO2与有机物分散介质（如乙烯基乙醇、聚乙二醇、局丙二醇或矿物油等）混合而成。在“剪切增稠液”中，这些粒子自由悬浮，当液体受到剧烈冲击时，这些特殊粒子会相互碰撞，产生一种抵抗搅动的力量。

一旦搅动力达到一定强度，这些粒子便会相互“锁定”。当子弹以高速撞击这种材料时，“剪切增稠液”防弹衣会有效地吸收撞击能量，并迅速硬化，从而实现对子弹冲击能量的有效吸收。

碳纳米管，这种被誉为力学性能卓越的材料，以其超高的拉伸强度和断裂伸长率脱颖而出。尽管其密度仅为钢铁的六分之一到四分之一，但在单位质量上的拉伸强度却高达钢铁的276倍。此外，碳纳米管的弹性模量也表现出色，比凯夫拉高出2.4倍。综合来看，其性能远超人类目前发现和制造的任何其他材料。在防弹应用上，碳纳米管纤维制作的盔具或防弹衣展现出的抗击强度，相较于凯夫拉，至少提升了2.4倍。
据R&D杂志2013年11月5日报道，Garrison Bespoke公司近日发布了其创新设计的首套时尚防弹西装。这款防弹衣采用纳米技术打造的碳纳米管材料精制而成，最初专为伊拉克美军第19部队特种兵量身定制。其专利材料不仅更轻薄柔软，而且重量仅为传统凯夫拉防弹衣的一半。更令人瞩目的是，它还具备防刺伤功能，通过碳纳米管的硬化作用有效抵御刀具穿透。
石墨烯，这一被誉为“黑金”和“新材料之王”的纳米材料，凭借其超薄的厚度、惊人的强度以及卓越的导电和导热性能，成为了科学界的焦点。科学家们更是大胆预言，石墨烯有望引领一场颠覆性的技术革命，推动全球范围内的产业革新。

研究石墨烯防弹衣的科学家们宣称，采用石墨烯技术制成的防弹衣在防护能力上能达到现有凯夫拉技术的两倍。尽管石墨烯单独使用时无法形成强度高的材料，但当其与其他结构材料复合时，能够有效防止受弹击后的碎片飞散。此外，石墨烯防弹材料在军事领域，如武装直升机防护装甲、防弹衣以及轻型防护装甲等方面，以及在民用防弹材料市场和军用防弹材料市场，都展现出巨大的应用潜力和市场前景。压缩玻璃碳：一种兼具石墨与金刚石特性的新型碳材料压缩玻璃碳，这种融合了石墨与金刚石成键特征的新型碳材料，以其独特的sp2和sp3混合杂化结构，展现出令人瞩目的性能。其密度和导电性与石墨相近，但压缩强度却显著高于金属和陶瓷。更为出色的是，其比强度超越了碳纤维、聚晶金刚石、碳化硅以及碳化硼陶瓷等传统高强度材料。同时，其硬度堪比宝石，甚至能够刻划碳化硅单晶。在局部变形时，其压入弹性恢复率高达70%以上，这一指标远胜于金属和陶瓷，甚至超越了形状记忆合金和有机橡胶。压缩玻璃碳不仅具备轻质、超强、高硬的特点，还兼具高弹性和良好的导电性，这些优异的综合性能使其在军用装甲、航空航天等多个领域展现出巨大的潜在应用价值。人造蜘蛛丝：一种仿生高强度材料人造蜘蛛丝，作为一种仿生高强度材料，以其独特的结构和卓越的性能，在材料科学领域备受瞩目。其分子结构类似于天然蜘蛛丝，具有高度的有序性和稳定性。这种材料不仅强度极高，而且韧性极好，能够承受巨大的拉伸力而不断裂。此外，人造蜘蛛丝还具有良好的生物相容性和可降解性，是一种环保型的生物医用材料。因此，在生物医学、航空航天等多个领域，人造蜘蛛丝都展现出了广阔的应用前景。蜘蛛丝凭借其出色的弹性和柔韧性，以及卓越的耐冲击性和耐低温性（-40℃仍保持弹性），成为制作防弹衣的理想材料。同时，蜘蛛丝由蛋白质构成，生物可降解，对环境友好。然而，尽管经过长期研究，人造蜘蛛丝仍无法大规模生产，且强度仅能达到天然蜘蛛丝的三分之一，尚不足以满足防弹纤维的需求。尽管如此，由于蛛丝蛋白纤维的独特优点，美国军方仍在持续投入资金进行这种材料的研发。八目鳗的防御性粘液，由线状蛋白和黏蛋白精妙组成，展现出独特的防御机制。当这些线状蛋白与海水相遇，它们会迅速膨胀，进而释放出大量透明且黏稠的液体。令人瞩目的是，这些液体中富含着无数细如发丝的纤维，它们不仅极薄，更拥有惊人的韧性和伸缩性。近期，美国海军的一支科研团队已成功解锁了合成八目鳗粘液的秘诀，旨在为军事领域贡献一种新型的防护材料。这种材料不仅有望在抵御鲨鱼攻击方面发挥出色作用，更可能为军队提供弹道防护的新选择。总体而言，防弹材料的研发正朝着更为舒适轻便、全方位防护以及仿生化的方向迅猛发展。随着新材料的不断涌现，防弹材料的开发潜力日益增强，而每一种新材料也都有其独特的应用方式和适用场合。