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◇◇新语丝(www.xys.org)(xys5.dxiong.com)(www.xinyusi.info)(xys2.dropin.org)◇◇ 也谈蜘蛛丝 ——与玲珮玎珰商榷 作者：琴瑟琵琶 随着转基因技术的发展，国内外研究者开始着眼于蜘蛛丝的结构性能研究、蛛丝蛋白的人工制造、蜘蛛丝的人工纺制和应用开发研究。自上一世纪九十年代以来，国内外有关蜘蛛丝的研究文献不断涌现，国内有关综述文章也常见于杂志。但多数文章在叙述蜘蛛丝的性能和用途时，认为蜘蛛丝的强度与芳纶1414相当、达到Kevlar纤维的高强高模水平、用蜘蛛丝做的防弹背心性能优于芳纶，并将上述观点相互转载。事实上，蜘蛛丝强度和模量远低于目前常用于防弹头盔和防弹背心的芳纶1414纤维和超高分子量聚乙烯纤维，密度远高于超高分子量聚乙烯纤维；即使不考虑目前实际工业化生产蜘蛛丝的可能性，其强度、断裂伸长率和湿态延伸特性也将否定其在防弹装备上使用的可能性。 现代战争的战伤统计资料表明，炮弹、炸弹、地雷等武器的破片是导致士兵伤亡的首要原因，防弹头盔、防弹衣、避雷靴等单兵战场防护装备是减少伤亡、保存有生力量的关键性军需装备。随着高速小质量武器和高速、高能爆炸性武器的发展和应用，高速弹丸和破片造成的火器伤变得更加复杂而严重。 高速弹丸和破片对人体的损伤包括三种形式：（1）贯穿性损伤，即弹丸或破片击穿防弹装甲进入人体，通过侵彻、爆炸效应、瞬时空腔和压力波的作用在人体中造成永久伤道和周围组织的广泛性损伤。（2）非贯穿损伤，即弹丸或破片未击穿防弹装甲，但头盔、防弹衣等防弹装甲在遭受弹击时产生较大的瞬间变形，陷入并冲击人体，造成对人体的损伤；（3）防弹装甲未发生破坏而冲击波对人体造成损伤。因此，防弹装甲应该有如下三方面的防御性能：不易被弹丸和破片贯穿；遭弹击时的瞬间变形量小；对冲击波有良好的吸能效果。 为了在重量较轻的前提下达到足够的防弹能力，防弹复合材料的主体必须是高强纤维。实践证明,有可能作为防弹复合材料主成分使用的纤维，纤维强度至少应达到17.6cN/dtex以上。目前满足上述要求的纤维品种有芳族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）和聚苯撑苯并噁唑（PBO）纤维。很高兴，前两种我国已经工业化生产，第三种也试制出来了。当然，作为辅助性材料，还可以使用S4玻纤等纤维材料。这些纤维的代表性指标为： Kevlar129，密度1.44g/m3，强度 23.5cN/dtex，模量576cN/dtex PBO，密度1.54g/m3，强度37.1cN/dtex，模量1147cN/dtex Dyneema SK75（UHMWPE），密度0.97g/m3，强度35.0cN/dtex，模量1100cN/dtex 他们的断裂伸长率均小于3%。 在各种蜘蛛丝中，牵引丝具有最高的强度。有代表性的络新妇属蜘蛛牵引丝的力学性能为： 密度1.13～1.29g/cm3；强度2.48～14.87cN/dtex；模量8.26～248cN/dtex；断裂伸长率9.80～32.10% 对照前述高强纤维可以看出，蜘蛛牵引丝的强度为Kevlar129纤维的10％～63％；模量为Kevlar129纤维的1.4～43%；高达10～30%以上的断裂伸长率将使防弹装甲受弹击时产生大量的瞬间变形，造成非贯穿性损伤。并且由于是生物制品，均匀性会差一些。 蜘蛛丝存在显著的粘弹性变形特征，通过迟滞变形实现将冲击能消减转变为热能等形式，特别在湿润条件下，蜘蛛丝的滞变性更加突出。蜘蛛丝的这种力学滞变性，是能量吸收的一种有效方式，但是蜘蛛丝的高吸能功能是以大变形为前提的，如果将蜘蛛丝用于制作防弹衣，则在可以接受的整衣重量下，弹丸对人体的贯穿性损伤和非贯穿性损伤均无法防御。 由于蜘蛛丝的强度和模量过低、断裂伸长率过大，且具有显著的力学滞变性，故不适合于用作防弹衣等单兵防弹装甲所需的纤维材料。对于大型装甲，通常不需要强调质轻、柔软等因素，故使用硬质装甲具有更好的性价比。(XYS20111009)◇◇新语丝(www.xys.org)(xys5.dxiong.com)(www.xinyusi.info)(xys2.dropin.org)◇◇
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