防弹衣（Bulletproof Vest），又叫避弹衣、避弹背心、防弹背心、避弹服、单兵护体装具等，用于防护弹头或弹片对人体的伤害。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，防弹层是用金属（特种钢）、陶瓷片（刚玉、氧化铝）、玻璃钢、尼龙（PA）、凯夫拉（KEVLAR）、超高分子量聚乙烯纤维（DOYENTRONTEX Fiber）、液体防护材料等材料，构成单一或复合型防护结构。防弹层可吸收弹头或弹片的动能，对低速弹头或弹片有明显的防护效果，在控制一定的凹陷情况下可减轻对人体胸、腹部的伤害。防弹衣包括步兵防弹衣、飞行人员防弹衣和炮兵防弹衣等。按照外观还可分为防弹背心、全防护防弹衣、女士防弹衣等。由于其特殊的使用环境，防弹衣也要考虑到与其他武器装备的适配性。

发展历程

作为一种重要的个人防护装备，防弹衣经历了由金属装甲防护板向非金属合成材料的过渡，又由单纯合成材料向合成材料与金属装甲板、陶瓷护片等复合系统发展的过程。

人体装甲的雏形可追溯至远古，原始民族为防止身体被伤害，曾用天然纤维编织带作为护胸的材料。武器的发展迫使人体装甲必须有相应的进步。早在19世纪末期，用在日本中世纪的铠甲上的真丝也用在了美国生产的防弹衣上。

1901年，威廉·麦肯雷总统被暗杀事件发生后，防弹衣引起了美国国会的瞩目。尽管这种防弹衣可防住低速的手枪子弹(弹速为122米/秒)，但无法防住步枪子弹。于是，在第一次世界大战中，出现了以天然纤维织物为服装衬里，配以钢板制成的防弹衣。厚实的丝绸服装也一度曾是防弹衣的主要组成部分。但是，真丝在战壕中变质较快，这一缺陷加上防弹能力有限和真丝的高额成本，使真丝防弹衣在第一次世界大战中受到了美国军械部的冷落，未能普及。

在第二次世界大战中，弹片的杀伤力增加了80%，而伤员中70%因躯干受伤而死亡。各参战国，尤其是英、美两国开始不遗余力地研制防弹衣。1942年10月，英军首先研制成功了由三块高锰钢板组成的防弹背心。而在1943年度，美国试制和正式采用的防弹衣就有23种之多。这一时期的防弹衣以特种钢为主要防弹材料。1945年6月，美军研制成功铝合金与高强尼龙组合的防弹背心，型号为M12步兵防弹衣。其中的尼龙66(学名聚酰胺66纤维)是当时发明不久的合成纤维，它的断裂强度(gf/d：克力/旦)为5.9～9.5，初始模量(gf/d)为21～58，比重为1.14克/(厘米)3，其强度几乎是棉纤维的二倍。

朝鲜战争中，美陆军装备了由12层防弹尼龙制成的T52型全尼龙防弹衣，而海军陆战队装备的则是M1951型硬质“多隆”玻璃钢防弹背心，其重量在2.7～3.6千克之间。

以尼龙为原料的防弹衣能为士兵提供一定程度的保护，但体积较大，重量也高达6千克。

70年代初，一种具有超高强度、超高模量、耐高温的合成纤维——凯夫拉(Kevlar)由美国杜邦(DuPont)公司研制成功，并很快在防弹领域得到了应用。这种高性能纤维的出现使柔软的纺织物防弹衣性能大为提高，同时也在很大程度上改善了防弹衣的舒适性。美军率先使用Kevlar制作防弹衣，并研制了轻重两种型号。新防弹衣以Kevlar纤维织物为主体材料，以防弹尼龙布作封套。其中轻型防弹衣由6层Kevlar织物构成，中号重量为3.83千克。

随着Kevlar商业化的实现，Kevlar优良的综合性能使其很快在各国军队的防弹衣中得到了广泛的应用。Kevlar的成功以及后来的特沃纶（Twaron）、斯派克特（Spectra）的出现及其在防弹衣的应用，使以高性能纺织纤维为特征的软体防弹衣逐渐盛行，其应用范围已不限于军界，而逐渐扩展到警界和政界。然而，对于高速枪弹，尤其是步枪发射的子弹，纯粹的软体防弹衣仍是难以胜任的。为此，人们又研制出了软硬复合式防弹衣，以纤维复合材料作为增强面板或插板，以提高整体防弹衣的防弹能力。

综上所述，近代防弹衣发展至今已出现了三代：第一代为硬体防弹衣，主要用特种钢、铝合金等金属作防弹材料。这类防弹衣的特点是：服装厚重，通常约有20千克，穿着不舒适，对人体活动限制较大，具有一定的防弹性能，但易产生二次破片。

第二代防弹衣为软体防弹衣，通常由多层Kevlar等高性能纤维织物制成。其重量轻，通常仅为2～3千克，且质地较为柔软，适体性好，穿着也较为舒适，内穿时具有较好的隐蔽性，尤其适合警察及保安人员或政界要员的日常穿用。在防弹能力上，一般能防住5米以外手枪射出的子弹，不会产生二次弹片，但被子弹击中后变形较大，可引起一定的非贯穿损伤。另外对于步枪或机枪射出的子弹，一般厚度的软体防弹衣难以抵御。第三代防弹衣是一种复合式的防弹衣。通常以轻质陶瓷片为外层，Kevlar等高性能纤维织物作为内层，是防弹衣主要的发展方向。

印度MKU公司最新研制出的新型防弹衣（Instavest），号称是目前世界上穿、脱速度最快的防弹衣。这款防弹衣的最大亮点就是能迅速穿上和脱下。它专门设计有快速拉环，只要拉动此环，整件防弹衣就能轻松脱下。据介绍，脱下该防弹衣只需1秒钟时间，穿上这款防弹衣则需要45秒。

防弹机理

防弹衣的防弹机理从根本说有两个：一是将弹体碎裂后形成的破片弹开；二是通过防弹材料消释弹头的动能。

美国在二三十年代研制出的首批防弹衣是靠连在结实衣服内的搭接钢板提供防护的。这种防弹衣以及后来类似的硬体防弹衣即是通过弹开弹头或弹片，或者使子弹碎裂以消耗分解其能量而起到防弹作用的。以高性能纤维为主要防弹材料的软体防弹衣，其防弹机理则以后者为主，即利用以高强纤维为原料的织物“抓住”子弹或弹片来达到防弹的目的。

研究表明，软体防弹背心吸收能量的方式有以下五种：

（1）织物的变形：包括子弹入射方向的变形和入射点临近区域的拉伸变形；

（2）织物的破坏：包括纤维的原纤化、纤维的断裂、纱线结构的解体以及织物结构的解体；

（3）热能：能量通过摩擦以热能的方式散发；

（4）声能：子弹撞击防弹层后发出的声音所消耗的能量；

（5）弹体的变形。为提高防弹能力而发展起来的软硬复合式防弹衣，其防弹机理可以用“软硬兼施”来概括。

子弹击中防弹衣时，首先与之发生作用的是硬质防弹材料如钢板或增强陶瓷材料等。在这一瞬间的接触过程中，子弹和硬质防弹材料都有可能发生形变或断裂，消耗了子弹的大部分能量。高强纤维织物作为防弹衣的衬垫和第二道防线，吸收、扩散子弹剩余部分的能量，并起到缓冲的作用，从而尽可能地降低了非贯穿性损伤。在这两次防弹过程中，前一次发挥着主要的能量吸收作用，大大降低了射体的侵彻力，是防弹的关键所在。影响防弹衣防弹效能的因素可从发生相互作用的射体（子弹或弹片）和防弹材料两个方面考虑。就射体而言，它的动能、形状和材料是决定其侵彻力的重要因素。普通弹头，尤其是铅芯或普通钢芯弹在接触防弹材料后会发生变形。在这一过程中，子弹被消耗了相当一部分动能，从而有效地降低了子弹的穿透力，是子弹能量吸收机理的一个重要方面。而对于炸弹、手榴弹等爆炸时产生的弹片或子弹形成的二次破片来说，情形就显着不同了。这些弹片的形状不规则，边缘锋利，质量轻，体积小，在击中防弹材料尤其是软体防弹材料后不变形。一般说来，这类碎片的速度也不高，但是量大而密集。软体防弹衣对这类碎片能量吸收的关键在于：破片切割、拉伸防弹织物的纱线并使其断裂，且使织物内部纱线之间和织物不同层面之间的相互作用，造成织物整体形变，在上述这些过程中碎片对外做功，从而消耗自身的能量。

在上述两种类型的身体能量吸收过程中，也有一小部分的能量通过摩擦（纤维/纤维、纤维/子弹）转化为热能，通过撞击转化为声能。在防弹材料方面，为了满足防弹衣要最大程度地吸收子弹及其他射体动能的要求，防弹材料必须具有强度高、韧性好、吸能能力强的性能。目前用于防弹衣上，尤其是软体防弹衣上的材料都以高性能纤维为主。这些高性能纤维以高强和高模为重要特征。一些高性能纤维如碳纤维或硼纤维等，虽具有很高的强度，但由于柔韧性不佳，断裂功小，难以纺织加工，以及价格高等原因，基本上不适用于人体防弹衣。具体说来，对防弹织物而言，其防弹作用主要取决于以下方面：纤维的拉伸强力、纤维的断裂伸长和断裂功、纤维的模量、纤维的取向度和应力波传递速度、纤维的细度、纤维的集合方式，单位面积的纤维重量，纱线的结构和表面特征，织物的组织结构，纤维网层的厚度，网层或织物层的层数等。用于抗冲击的纤维材料，其性能取决于纤维的断裂能及应力波传递的速度。应力波要求尽快扩散，而纤维在高速冲击下的断裂能应尽可能提高。材料的拉伸断裂功是材料抵抗外力破坏所具有的能量，它是一个与拉伸强力和伸长变形相关的函数。因此，从理论上说，拉伸强力越高，伸长变形能力也较强的材料，其吸收能量的潜力也越大。

但在实践中，用于防弹衣的材料不允许有过大的变形，所以用于防弹衣的纤维必然同时具有较高的抵抗变形的能力，即高模量。纱线的结构对防弹能力的影响是源于不同的纱线织物会造成单纤强力利用率和纱线整体伸长变形能力的差异。纱线的断裂过程首先取决于纤维的断裂过程，但由于它是一个集合体，因此在断裂机理上又有很大的差别。纤维的细度细，则在纱中的相互抱合较为紧贴，同时受力也较为均匀，因而提高了成纱的强度。

除此之外，纱线中纤维排列的伸直平行度、内外层转移次数、纱线捻度等都对纱线的机械性能尤其是拉伸强力、断裂伸长等有重要的影响。另外，由于受弹击过程中会产生纱线与纱线、纱线与弹体的相互作用，纱线的表面特征会对以上两种作用产生或加强或削弱的效果。纱线表面油剂、水分的存在会降低子弹或弹片穿透材料的阻力，因此人们往往要对材料施行清洗和干燥等处理，并寻求提高穿透阻力的办法。具有高拉伸强力和高模量的合成纤维通常是高度取向的，所以纤维表面光滑、摩擦系数低。这些纤维用在防弹织物中时，受弹击后纤维间传递能量的能力差，应力波不能迅速扩散，由此也降低了织物阻击子弹的能力。普通的提高表面摩擦系数的方法如起绒、电晕整理等却会降低纤维的强力，而采用织物涂层的方法则易造成纤维与纤维之间的“焊接”，结果使子弹冲击波在纱线横向发生反射，使纤维过早断裂。为了解决这一矛盾，人们想出了各种各样的方法。

美国联合信号（AlliedSignal）公司向市场推出一种空气缠绕处理纤维，通过使纤维在纱线内部相互纠缠，从而增加子弹与纤维的接触。在美国专利5035111中推出了一种通过使用皮芯结构纤维提高纱线摩擦系数的方法。这种纤维的“芯”为高强纤维，“皮”则采用了一种强力稍低而具有较高摩擦系数的纤维，后者所占的比重为5%～25%。美国另一专利5255241所发明的方法与此相似，它是在高强纤维的表面涂复一层薄薄的高摩擦系数聚合物，以提高织物抗金属物穿透的能力。这一发明强调了涂层聚合物与高强纤维表面应有较强的粘附力，否则在受弹击时剥落的涂层材料反而会在纤维之间起固体润滑剂的作用，从而降低纤维表面摩擦系数。

除了纤维性质、纱线特征之外，影响防弹衣防弹能力的重要因素还有织物的组织结构。用于软件防弹衣上的织物结构类型包括针织物、机织物、无纬布，针刺非织造毡等。针织物具有较高的延伸率，因而有利于提高服用舒适性。但这种高延伸率用于抗冲击会产生很大的非贯穿性损伤。另外，由于针织物具有各向异性的特征，导致了在不同方向上具有不同程度的抗冲击性。所以，尽管针织物在生产成本和生产效率方面具有优势，但它一般只适用于制造防刺手套、击剑服等，而不能完全用于防弹衣上。

目前在防弹衣中应用较为广泛的是机织物、无纬布和针刺非织造毡。这三类织物由于其结构不同，各自的防弹机理也不尽相同，目前弹道学还无法给予充分的解释。一般说来，子弹击中织物后，会在弹着点区域产生一个径向的振动波，并通过纱线高速扩散。当振动波到达纱线的交织点时，一部分波将沿着原先的纱线传到交织点的另一边，另一部分转移到与之交织的纱线内部，还有一部分沿着原先的纱线反射回去，形成反射波。在上述三种织物中，机织物的交织点最多，受弹击后，子弹的动能可通过交织点上纱线的相互作用得以传递，从而使子弹或弹片的冲击力能在较大区域内吸收。

但与此同时，交织点在无形中又起了固定端的作用。在固定末端所形成的反射波与原来的入射波会产生同向叠加，使纱线受到的拉伸作用大大增强，在超过其断裂强度后断裂。另外，一些小的弹片还有可能将机织物中的单根纱线推开，从而降低了弹片穿透阻力。在一定范围内，如果提高织物密度，可以减少上述情形出现的可能，并提高机织物的强度，但却会增强应力波反射叠加的负效应。从理论上讲，要获取最好的抗冲击性能是采用单向的、没有交织点的材料。这也正是“Shield”技术的出发点。“Shield”技术即“单向排列”技术，是美国联合信号公司于1988年推出并取得了专利的一种生产高性能非织造防弹复合材料的方法。

这一专利技术的使用权也授予了荷兰DSM公司。运用这一技术制成的织物即为无纬布。无纬布是将纤维单向平行排列并用热塑性树脂粘结，同时将纤维进行层间交叉，并以热塑性树脂压制而成。子弹或弹片的大部分能量是通过使冲击点或冲击点附近的纤维伸长断裂而被吸收的。“Shield”织物可最大程度地保持纤维原有的强力，并迅速使能量分散到较大的范围上去，加工工序也较为简单。单层的无纬布叠合后可作为软体防弹衣的主干结构，多层压制则可成为用于防弹加强插板等硬质防弹材料。

如果说在上述两类织物中，大部分弹体能量是在冲击点或冲击点附近的纤维处，通过过度拉伸或刺穿使纤维断裂而被吸收的，那么对以针刺非织造毡为结构的织物的防弹机理则无法解释。因为实验已表明，在针刺非织造毡中几乎不发生纤维的断裂。针刺非织造毡由大量短纤构成，不存在交织点，几乎没有应变波的固定点反射。其防弹效果取决于子弹冲击能在毡中的扩散速度。人们观察到，在被弹片击中以后，在碎片模拟弹（FSP）的顶端有一卷纤维状物质。于是预测，弹体或弹片在弹击初始阶段即变钝，从而使其难以穿透织物。许多研究资料都指出，纤维的模量和毡的密度是影响整个织物防弹效果的主要因素。针刺非织造毡主要用于以防弹片为主的军用防弹衣中。

新型品种

几千年来，盔甲的基本用途变化不大。首先，它阻止武器或者飞弹接触身体。其次，它分散武器的能，降低冲击造成的伤害。尽管不是任何场合下都有效，但盔甲基本上能保护人们免受严重伤害或者死亡，尤其是来自那些正式武器。

防弹衣

过去几年，人们不得不研制更坚固先进的盔甲来抵御不断升级的武器。然而，尽管有些改进，现代盔甲仍然和古代那些有些相似的缺点。无论是用金属板还是纤维层制成，盔甲常常很笨重。有些盔甲很坚硬，所以用作手臂、腿和脖子处的防护就有些不切实际。所以，中世纪的盔甲都有缝隙和关节连接，这样穿戴者才能活动。现代的盔甲一般仅能防护头部和躯干。

然而，一种新型的护甲兼有柔韧和轻量的特点。更不可思议的是，这种改进竟然是在原有护甲材料上增添液体。尽管还未全面投入战斗，但研究人员预测这种液体盔甲将很好地取现代防弹衣。士兵警察们最终可能用此来防护手臂和腿部。

在研究中的两类液体护甲都是在凯夫拉纤维（一种广泛用于防弹衣的合成纤维，译者注）的基础上发展起来的。当子弹或榴霰弹击中凯夫拉防弹衣时，材料层通过大面积表面分散冲击。子弹在通过凯夫拉纤维层的过程中，能量耗损并减速。原理就如同在受到撞击时，汽车的气囊分散冲击并缓冲人体一样。

尽管凯夫拉是纤维，但凯夫拉纤维做的护甲却不像其他衣服一样能弯折。阻碍子弹需要20到40左右的纤维层，这么一叠纤维就很硬了。同样这样的护甲也很重——即便除去内部用作额外保护的陶瓷防护层，一件通常也10磅（4.5公斤）多。然而，有两种不同的流体，能让凯夫拉防弹衣使用更少的纤维层，使其更轻便柔韧。两者都有一个共同点——它们对刺激有强烈的反应。

液体防弹衣

液体防弹衣：重仅为传统防弹衣一半

英国BAE系统公司研制一种神奇的新型液体防弹衣。这一具有革命性的发明采用一种名为“剪切增稠液”的液体，该液体在受到子弹冲击时会变硬从而起到阻挡子弹的作用。新型液体防弹衣可以为士兵提供史无前例的有效保护，同时又能保证他们自由灵活地运动，不再受到笨重的传统防弹衣的限制。

作为全球著名的防御、航空宇宙、安全公司，BAE系统公司所研制的新型液体防弹衣质量更轻、防御保护效果更好，弹性和灵活性都得到大大加强。“剪切增稠液”还可以喷涂于两层凯夫拉尔之间，制成超强超薄防弹衣。本来，凯夫拉尔材料的强度就是钢铁的五倍，因此它也被认为是标准的防弹衣材料。这种新型超强超薄防弹衣比普通的防弹衣要薄得多，而重量只相当于普通的一半。

“剪切增稠液”中自由悬浮着许多特殊粒子。当液体因为被子弹冲击而被搅乱时，其中的特殊粒子相互碰撞，形成了对这种搅动的抵抗力。当搅动力足够大时，这些粒子其实就已被相互“锁定”。当子弹高速撞击这种材料时，“剪切增稠液”防弹衣就会吸引撞击能量，并迅速变得极其坚硬。

对付刀具

软质防弹衣防刺么？

很多人认为软质防弹衣连子弹都防得住，对付刀具的切割和穿刺还不是小菜一碟，但很遗憾，软质防弹衣并不完全具备防刺服的功能。为什么呢？

软质防弹衣是凯夫拉材料编制而成的，当弹头击中软质防弹衣时，韧性极强的凯夫拉纤维会把弹头的动能传递到整个软质防弹衣上，这样就可以达到防弹的效果。也就是说软质防弹衣的原理实际上是把弹头的冲击动能分担到每一个凯夫拉纤维上，所以挨过一枪软质防弹衣就整个报废了。但刀具所产生的是剪应力，力的方向垂直于纤维材料，而且刀尖的能量密度远高于弹头，学过材料的人都知道，纤维材料对于垂直方向的剪应力的抵抗是最差的，甚至可以说没什么效果，所以对于刀具，软质防弹衣只好望而兴叹了。高速枪弹对软质防弹衣的冲击与利器的劈砍及冲击作用机理也不一样，前者的能量分散主要通过弹头变形、纤维断裂及冲击波的传播方式将能量分散或消耗掉，而刀对软质防弹衣的穿刺主要靠剪切原理，能量分散范围比较窄，特别是头部较尖的刺刀更不容易防住。

市场上没有哪一型软质防弹衣产品能通过GA68-1994标准规定的耐900N力穿刺性能试验，更不能达到即将颁布的新防刺服标准规定的动态25J穿刺性能。当然，软质防弹衣都有一定的防刺效果，其防穿刺的能力要根据防弹衣的结构（主要是防弹材料的结构组成）来定。要想防穿刺效果达到防刺服的标准规定，则只能选择硬质防弹衣和专门的防刺服。

反恐有力

虽然普通刑事案件中的凶犯所用凶器还比较传统，不外乎刀枪棍棒，比较容易对付。然而，不少黑社会组织、贩毒集团、恐怖组织手中的武器就越来越先进了。因此，各国科学家开发了一些对付这些先进武器的先进防弹衣。

一是防电子防弹衣。这种防弹衣不仅能防弹，而且还能捕捉到来袭炮弹所发出的信号以后，立即进行处理，并在几微秒之内对信号进行修改，并发送出去，使来袭炮弹引信受骗上当，在距离几百米的地方就误认为已到达了应该引爆的高度，从而提前爆炸。

二是蜘蛛丝防弹衣。在美国南部的佛罗里达州和许多拉美国家，生活着一种别名叫作“金眼”的蜘蛛。它的体形较大，素以结网粘捕飞鸟而着称。美国军方对这种蜘蛛进行了大量研究，发现它的丝有着非常好的力学性能，抗张强度和弹性俱佳，是制作防弹衣物极为理想的材料。用它制作的防弹衣，重量将更轻、防弹性能将更好。美国正在解决利用人工方法生产蜘蛛丝，采取生物基因工程技术进行生产丝纤维蛋白物，与蜘蛛丝进行混合，生产出制作防弹衣的材料。

三是仿生防弹衣。这种防弹衣，采取具有松塔和鹿角等生物的属性制作的。穿上这种防弹衣的士兵，将可以抗风雨、防子弹。这是因为，松塔能有效地对付潮湿，当大气湿度下降，松塔的鳞状叶子便会自动张开进行“呼吸”。基于此，利用类似松塔结构的人造纤维系统，组成新的纤维结构，能适应外界自然条件的变化。英国已着手研制这种仿生防弹衣，并将于2010年装备部队。

四是纳米防弹衣。香港科技大学的研究人员在超高分子量聚乙烯塑料中加入碳纳米管，大大提升这种新型高强纤维的防弹功能。碳纳米管可提升超高分子量聚乙烯的工程特性，加强其散热力，利用这类材料制成的防弹衣不但可以承受更大的冲击力，且更透风、更轻巧、更舒适。化工系副教授高平博士表示：“我们开发的技术可以有效控制纳米碳管沿着塑料纤维的方向排列，这种纳米合成纤维的抗拉强度比高强度的钢丝还要强八倍之多。”

五是液体防弹衣。英国南安普敦大学的科学家们发明了一种用从液体水晶提炼的纤维制成的防弹背心。研究人员在实验过程中发现，当对一层水晶施加电压时，所有液体水晶呈同一方向排列，并形成一个长形分子链。用化学手段使水晶分子链结合，形成强拉力纤维，然后用天然树脂将纤维定型，便制成超强力纤维。有关专家表示，这是世界上最先进的防弹背心(英文：bullet resistance vest)。