盖世汽车讯 凯夫拉纤维（Kevlar）遇到了劲敌。几十年来，它一直是冲击防护的黄金标准，从防弹背心到装甲车，至今仍被广泛使用。据外媒报道，科学家们现在开发出新型复合材料，它比凯夫拉纤维更薄、更强韧，而且更能有效地阻挡子弹。相关研究成果发表在期刊《Matter》上。

图片来源： 期刊《 Matter 》

为了阻挡子弹等高速冲击，材料需要具备以下特性：能够抵抗外力冲击（高强度），并且能够吸收大量能量而不破碎或失效（高韧性）。然而，目前的解决方案，例如由芳纶纤维制成的凯夫拉纤维，存在一个问题。当科学家们试图提高这些纤维的强度时，它们往往会变得更脆，难以同时实现强度和韧性的平衡。这是材料科学中常见的权衡取舍，尤其是在试图提高材料整体性能时。

迈向超强纤维的步伐

经过六年的研究，来自中国北京大学的张锦及其同事终于找到了解决方案。他们将两种材料结合起来，创造出一种新型纤维：一种是杂环芳纶，一种类似于凯夫拉的高性能纤维；另一种是经过处理的长碳纳米管（tl-SWNTs）。这些超强碳纳米管极其坚硬轻盈，比头发丝还要细得多。

这种新型超强纤维的关键不仅在于两种材料的结合，更在于研究人员的排列方式。他们使芳纶链和碳纳米管保持笔直且彼此平行。他们首先提高了基础芳纶纤维的柔韧性，然后采用多步拉伸工艺，使聚合物链和纳米管完美排列。这种排列至关重要，因为它能将各组分紧密地锁定在一起，使材料在受到冲击时，链之间不会相互滑动。因此，这种材料能够吸收更多能量而不发生断裂。

超越凯夫拉

科学家们对这种新型材料进行了高速测试，包括类似于防弹衣测试的弹道测试。结果表明，该材料的动态强度显著高于现有纤维，其能量吸收能力更是打破了之前的纪录，达到每立方米706.1兆焦耳。这种新型超级纤维织成织物后，其防弹性能也优于现有的防护织物。

“我们的研究不仅提出了一种制造具有超高动态强度和最高动态韧性的芳纶纤维的有效策略，而且还提供了全新的机制见解，”研究团队在论文中写道。

最终，如果这种纤维得到应用，未来的防护装备将变得更加轻便、轻薄和安全。