淘宝网凯夫拉防弹衣防刺吗和凯夫拉防弹背心

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防弹衣能挡子弹,但当摔落地面时,为什么它们会破裂?

在电影中,当主角被枪杀时,令观众震惊和惋惜,只不过拉开了他们的衬衫,露出嵌在防弹背心中的粉碎子弹? 当然,这会让动作片充满戏剧性和悬念性,但是许多人对“防弹”背心的认识在科学或实践上都存在误区。

有趣的是,最流行,最有效的防弹衣之一能很好地抵抗子弹,但如果将其摔在地上,它会破裂!为什么有人会设计出一种“防弹”背心,当摔落地面时,它会碎裂?

防弹衣的类型

防弹衣也叫防弹背心,有各种各样的品种,但不同的品种之间存在明显的差异,特别是那些旨在抵御刀锋和子弹的武器!

软护甲/对位芳纶编织

当人们说“防弹背心”的时候,他们说的是一种柔软,但却无比坚固的护甲,由紧密编织的纤维组成。你可能听说过凯夫拉尔,它是一种防弹背心品牌,已经成为这种弹道防护的代名词。然而,许多其他公司现在也在生产类似的编织纤维背心。这些轻便而流行的护甲可以很容易地穿在衣服下面,在设计上可以是公开的,也可以是隐蔽的。虽然它们是为了防止小武器射击而设计的,但近距离射击仍然会造成严重伤害,即内出血、肋骨骨折、钝器伤等,尽管子弹可能不会穿透皮肤。

这些背心的作用是将子弹的力量分散到更大的区域,从而导致子弹本身的变形。这种对位芳纶织物的另一个关键好处是,它的强度足以在紧密地编织在一起时“抓住”子弹,它不会反弹子弹,保护穿盔甲的人以及其他周围人群。当您在最喜欢的犯罪节目中看到侦探或卧底人员时,请撕开他们的衬衫以露出救生的防弹背心,这些就是这种相对不引人注目的软护甲的例子。

硬甲/弹道板

弹道板通常是软护甲背心的一个附加组件,许多凯夫拉尔背心的设计区域可以添加板。尽管这些装甲板使装甲在磨损时更加坚硬和突兀,但它在高风险情况下提供了额外的防护等级,特别是在使用高口径弹药的情况下。例如,如果你面对来福枪的射击,你需要一个硬装甲选项来提供额外的安全级别。也被称为“创伤板”,这些可以插入到背心的前面或后面,显著增加了重量,但很可能在被击中的情况下挽救你的生命。

钢板护甲是硬护甲最廉价的选择,但它也是最重的,重量是陶瓷板的两倍,是聚乙烯板的3-4倍。能够承受子弹的钢板盔甲已经存在了500多年,其硬度和变形子弹的能力是可靠的,它迅速膨胀,并扩散了冲击力。在过去的70年里,这些板一直是高耐久性护甲最流行的选择,但它们可能导致从撞击点飞溅的弹片或弹片,从而击中身体其他未受保护的部位或附近的其他人。

陶瓷板比钢板更轻巧,并且在重新分配撞击子弹的力方面非常有效。射击时,陶瓷板会破裂,就像用锤子敲击餐盘一样,但这也意味着这种防弹衣不适用于多次撞击或子弹在防弹衣上类似区域的撞击。与传统的金属或钢板相比,这些板的最大优势在于,由于重量的大幅降低,它们可以佩戴更长的时间,但它们提供了非常类似的防护等级,以防个别枪击。

最轻、最有效的选择是聚乙烯板,这是一种具有很高分子量的层压材料。它比凯夫拉尔轻40%,比钢强12倍以上!这些板可以被多个子弹击中,而不会损害背心的完整性,因为旋转的子弹的摩擦力实际上会熔化材料,然后材料会紧紧抓住并粘附在子弹上,而不是子弹在凯夫拉板中变形并散开。最好的聚乙烯板重量在1.8到4.5斤之间。

防刺背心

刀和子弹都是致命的,但是不能用相同的工具来防御。防弹背心之所以起作用,是因为它们可以分散子弹撞击的力,或者将能量从身体和内部器官转移出去。最终目的是防止子弹穿过背心并进入人体。

防刺背心的目的还在于防止刀片进入身体,但是它是通过将刀片“钩”在紧密编织的纤维垫上来实现的。 这听起来可能很熟悉,因为这也是凯夫拉尔背心“捕捉”子弹的方法。虽然凯夫拉尔出现在一些防弹和防刺背心中,但编织的紧密度和最终的背心设计却有所不同。防弹背心可能无法抵御小刀,而防刺背心则可能无法抵御即将来临的子弹,尤其是高口径枪支。

为什么一些防弹背心掉落时会破碎?

耐用性应该是防弹背心的代名词,这似乎是合乎逻辑的,但其中一种防弹背心却令人惊讶地脆弱!陶瓷板在阻止子弹和重新分配撞击点的能量方面可能非常有效,但请记住,它是通过开裂来做到这一点的!陶瓷很坚固,而且非常坚硬。金属在受到子弹打击时会轻微弯曲或变形,从而使动能保持局部。当陶瓷板被子弹击中时,它会断裂,使动能蜘蛛网穿过材料,而不是进入人体体内。

​出于同样的原因,在处理陶瓷板防弹衣时必须非常小心。如果您粗暴地放置陶瓷防弹板,可能会损害其完整性。诚然,这些不是脆弱而精美的餐盘,尽管这可能与您与“陶瓷”一词有关。但是,要考虑它们的轻量和作为护甲的功效,要折中考虑的是,如果将它们粗暴放置后再放入板式载体(防弹背心)中,则容易断裂或破裂。

根据您要防范的威胁,有效防弹衣有多种选择。学习一些相关知识,了解防弹衣的优缺点,对保证你的安全大有作为。但是,如果陶瓷防弹板是您工作范围或风险级别的合理选择,请务必小心轻放,因为不小心将其摔在角落上可能会导致不必要的破裂并损害其防弹质量。

防弹衣让锂电池续航飙升500%!密歇根大学新研究,一作出自哈工

万博 发自 副驾寺

智能车参考 | 公众号 AI4Auto

锂离子动力电池的续航里程,还有没有继续提升的可能?

在业界普遍认为锂电池续航已到极限的情况下,仍不断有人在探寻锂电池更远的边界。

比如密西根大学尼古拉斯-科托夫团队最近发表最新论文,论文一作,是出自哈工大的王明强博士。

论文最新研究成果,能让锂电池续航里程提升5倍

循环使用寿命比当前主流三元锂电池提升1/4。

而且提升锂电池能力的秘密武器,只是一种回收自废旧防弹衣的纤维材料:

淘宝网凯夫拉(Kevlar)纤维。

凯夫拉纤维如何改变锂硫电池?

锂硫电池,是电动车动力电池的另一个可能性。

之所以说是可能性,是因为此前锂硫电池还有两个问题没有解决。

电池容量低,循环寿命短。

但是,一个来自密歇根大学化学科学和工程团队的研究成果:

一种新的受生物启发的电池隔膜,改变了锂硫电池的命运。

这种电池隔膜,通过生物模拟工程整合了两个尺度。

分子和纳米尺度。

即让电池膜可以同时拥有类似生物细胞膜的离子选择性和强大的韧性。

这个学术团队的带头人尼古拉斯-科托夫(Nicholas Kotov)教授表示,锂硫电池容量低寿命短的原因,主要有两个:

其一,传统的PP电池隔膜会被锂硫电池两个电极之间的树突效应穿破,减损寿命。

其二,锂和硫的小分子在正负极之间穿梭过程中,多硫化锂(LPS)会溶解到电解质中,导致容量损失,即锂硫电池的穿梭效应。

所以想要锂硫电池的问题,电池隔膜需要拥有足够的韧性,以防止树突效应穿透。

又要在锂和硫的小分子在正负极穿梭过程中,阻止大小与锂离子相当的多硫化锂通过。

基于芳纶纤维(ANF)的电池隔膜,具备类似生物软骨的韧性,可以防止树突效应。

同时因为其纳米纤维的顺序沉积,具备良好的离子选择性。

因此基于ANF的复合材料,也可以被设计成具有纳米级孔隙率(np-ANF)的分层膜。

并且由于多硫化锂层在np-ANF表面的自发吸附而具有电荷筛分能力。

尼古拉斯-科托夫团队的数据模拟证实,np-ANF的带负电的单纳米孔隙强烈地抑制了LPS的穿梭,同时提供了Li+离子的快速运输。

通俗一点说,尼古拉斯-科托夫团队基于芳纶纤维的电池隔膜,可以为锂离子提供高速公路,但其中的多硫化锂却不能通过收费站。

根据研究结果,这种芳纶纤维的加入,可以将当前主流锂电池的续航里程提升5倍

循环寿命可以达到1000+次,相当于比现在主流的三元锂电池寿命提升1/4以上。

重要的是,创造奇迹的芳纶纤维,并不是一种什么难以开发的材料。

只是一种高韧性纤维——凯夫拉(Kevlar)纤维——的纳米升级版。

而这种材料,可以在废旧的防弹衣中找到并提取。

锂硫电池?

这背后的承载者——锂硫电池,其实也不是新事物。

这种以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的锂电池。

早在十年前就进入科研阶段。

但至今还未商业化,主要原因还是前文提到的两个问题一直得不到很好的解决。

除了密西根大学的尼古拉斯-科托夫团队,国内在相关领域的研究也有所建树。

早在2020年,广东工业大学林展教授团队设计了一种超高氮含量的石墨烯片复合材料作为硫正极载体。

可以有效转化吸收多硫化锂,可以在电解液不添加LiNO3的情况下实现硫正极也优异的循环稳定性。

还有最近来自华东理工团队也有比较大的进展。

他们的研究思路和尼古拉斯-科托夫团队有一定相似性。

都是通过生物模拟,将碲化镍电催化剂 (P@NiTe2-x),负载在生物质多孔碳(MSC)纳米片上用作锂硫电池的隔膜修饰层。

利用碲化镍电催化剂较好的本征导电性及其独特的孔结构和化学活性位抑制多硫化锂穿梭效应。

同时还能对多硫化锂进行催化转化,提升多硫化锂在电池循环过程中的利用率,延长电池使用寿命。

之所以吸引国内外众多科研团队数十年如一日投入研究,本质上还是锂硫电池作为动力电池的优势。

首先,相比目前锂电池正极主流原材料金属钴。

硫在全球的储量更加丰富。

因此价格上来说,更有优势。

同时硫也是一种环境友好型材料,回收处理相对简单。

除此之外,对尼古拉斯-科托夫团队来说,电池膜的芳纶纤维还可以从旧防弹背心中回收。

毕竟他们的研究还美国国家科学基金会和国防部的资助。

别的东西可能给不了,但旧防弹背心嘛,要多少有多少。

团队介绍

论文一作王明强,哈尔滨工业大学化学与化工学院博士后。

研究方向:高分子共混与复合材料。

共同一作阿赫梅特-埃姆雷罕-埃姆雷(Ahmet Emrehan Emre),密歇根大学生物医学工程博士。

研究方向:芳纶纳米纤维复合材料的薄膜电池隔膜的制造及纳米生物技术。

通讯作者尼古拉斯-科托夫(Nicholas Kotov),毕业于莫斯科国立大学。

现任密歇根大学化学工程系教授。

论文地址:
https://www.nature.com/articles/s41467-021-27861-w

参考链接:
[1]https://che.engin.umich.edu/2022/01/12/1000-cycle-lithium-sulfur-battery-could-quintuple-electric-vehicle-ranges/

[2]https://www.teslarati.com/lithium-sulfur-kevlar-fiber-life-cycle-issues-resolved-university-of-michigan-research/