تتكون السترة التقليدية المضادة للرصاص بشكل أساسي من سترة ولوحة مضادة للرصاص ، والسترة مصنوعة بشكل أساسي من أقمشة ألياف كيميائية. منتج الألياف الكيماوية هذا خفيف الوزن للغاية ويلعب بشكل أساسي دور تغطية وحماية الطبقة المضادة للرصاص. الطبقة المضادة للرصاص مصنوعة من مواد صلبة وناعمة مثل المعدن والبلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية والسيراميك والنايلون والكيفلر (الأراميد) وما إلى ذلك. نظرًا للوزن الكبير للمعدن والبلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية والسيراميك والوزن الثقيل ، راحة السترة المضادة للرصاص تتأثر بشكل خطير. تؤثر على أنشطة الأفراد. لذلك ، أجرى الباحثون المعنيون بحثًا على مادة الطبقة المضادة للرصاص وأحرزوا تقدمًا كبيرًا.

المادة الرئيسية المستخدمة في الدروع الواقية للبدن هي ألياف البولي إيثيلين عالية الوزن الجزيئي (UHMWPE) ، وهي حاليًا الألياف ذات أعلى قوة محددة ومعامل محدد في العالم ، بوزن جزيئي يتراوح من مليون إلى 1 ملايين.
تعتبر ألياف UHMWPE واحدة من ثلاثة ألياف عالية الأداء الرئيسية في العالم اليوم ، وبلدي بلد كبير في مجال الألياف الكيماوية. الآن تم تشكيل عدد من قواعد الإنتاج الصناعي للألياف UHMWPE في الصين ، والتنمية هي أيضًا مظهر من مظاهر القوة الشاملة للبلد. تُستخدم ألياف UHMWPE في المجالات العسكرية الكبرى.
خصائص UHMWPE
1. قوة محددة عالية ومعامل محدد عالي. القوة المحددة أكثر من عشرة أضعاف قوة السلك الفولاذي من نفس القسم ، والمعامل المحدد يأتي في المرتبة الثانية بعد ألياف الكربون الفائقة.
2. كثافة ألياف منخفضة ، الكثافة 0.97-0.98 جم / سم.
3. استطالة منخفضة عند الكسر ، عمل كبير عند الكسر ، وقدرة قوية على امتصاص الطاقة ، لذلك فهي تتمتع بمقاومة تأثير ومقاومة للقطع.
4. معامل الاحتكاك العالي.
5. مقاومة التآكل الكيميائي ، مقاومة التآكل وحياة مرنة طويلة.
6. الإشعاع المضاد للأشعة فوق البنفسجية ، وأشعة النيوترون والجاما المضادة ، وامتصاص الطاقة النوعية العالية ، وثبات العزل الكهربائي المنخفض ، ونفاذية الموجات الكهرومغناطيسية العالية.
في السنوات الأخيرة ، أصبحت ألياف البولي إيثيلين تدريجيًا المادة الرئيسية لمعدات الحماية. إنها ألياف عضوية عالية الأداء تم تطويرها بنجاح في أوائل الثمانينيات ، وهي أيضًا واحدة من الألياف الثلاثة الرئيسية عالية التقنية (ألياف الكربون ، والألياف العطرية ، وألياف البولي إيثيلين) في العالم اليوم. تتميز ألياف البولي إيثيلين بقوة شد محددة عالية وصلابة ، والقوة المحددة هي الأعلى بين جميع مواد الألياف ، والمعامل المحدد يأتي في المرتبة الثانية بعد ألياف الكربون عالية المعامل (لكن ألياف الكربون هشة وغير مناسبة لمقاومة جسم الإنسان للرصاص) . مادة الجسم الرئيسية) ، أداء امتصاص الطاقة المحدد هو الأعلى بين جميع الألياف ، ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة ، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية ممتازة ، ومقاومة الماء ممتازة أيضًا. نعلم جميعًا أن الأكياس البلاستيكية البيضاء لن تتحلل لمدة 1980 عام في بيئة الغلاف الجوي ، وهذا البلاستيك هو في الواقع ألياف PE كمادة خام. إنه لأمر سيء أن البولي إيثيلين في الحياة لا يحط من أو يلوث البيئة ، ولكن هذه الميزة غير مرغوب فيها في المنتجات المضادة للرصاص ، مما يشير إلى أنها تتمتع بمقاومة جيدة وعمر طويل.
بالإضافة إلى ذلك ، من منظور المقاومة الباليستية ، فإن المقاومة الباليستية لألياف PE أعلى بحوالي 30٪ من مقاومة الأراميد من حيث مقاومة الرصاص منخفضة السرعة ؛ من حيث مقاومة الرصاص عالية السرعة ، فإن أداء ألياف البولي ايثيلين هو 1.5 إلى 2 ضعف أداء الأراميد. يمكن القول أن أوجه القصور في ألياف الأراميد أصبحت من مزايا ألياف البولي إيثيلين ، كما أصبحت مزايا ألياف الأراميد أفضل في ألياف البولي إيثيلين ، لذلك من الحتمي أن تحل ألياف البولي إيثيلين محل ألياف الأراميد في مجال الحماية.
بالطبع ، تحتوي ألياف PE أيضًا على أوجه قصور ، ودرجة مقاومتها لدرجة الحرارة أقل بكثير من تلك الموجودة في ألياف الأراميد. تكون درجة حرارة استخدام منتجات حماية ألياف PE في حدود 70 درجة مئوية (والتي يمكن أن تلبي متطلبات جسم الإنسان والمعدات ، أي متطلبات مقاومة درجات الحرارة البالغة 55 درجة مئوية). إذا تجاوزت درجة الحرارة درجة الحرارة هذه ، سينخفض ​​الأداء بسرعة. عندما تتجاوز درجة الحرارة 150 درجة مئوية ، سوف تذوب ألياف PE ، بينما تذوب ألياف الأراميد. لا يزال بإمكان الألياف الحفاظ على أداء وقائي جيد عند 200 درجة مئوية ، ولن تتساقط أو تتحلل عند 500 درجة مئوية ؛ عندما تواجه فجأة درجة حرارة عالية فوق 900 درجة مئوية ، سيتم تفحيمها مباشرة لتشكيل طبقة عازلة للحرارة. هذه غير متوفرة في منتجات حماية ألياف البولي ايثيلين ، وتصبح مزايا فريدة لمنتجات الأراميد.
تستخدم ألياف البولي ايثيلين أيضًا لحماية دروع المعدات. تم استخدامه في البداية في معدات الطيران. في أواخر التسعينيات ، تم استخدام هذه المواد أساسًا للدروع الواقية للطائرات العسكرية التي طورتها دول مختلفة. في الوقت الحاضر ، اعتمدت جميع دول العالم عددًا كبيرًا من الدروع الواقية المصنوعة من ألياف البولي إيثيلين على السفن والمركبات والمركبات المدرعة وغيرها من المعدات. يؤدي استخدام درع ألياف البولي إيثيلين في المعدات إلى حل التناقض بين الوزن والحماية. في ظل ظروف الوزن المحدود ، فإنه يحمي سلامة الأفراد بشكل أفضل ، ويحسن معدل بقاء المعدات في ساحة المعركة ومعدل بقاء الأفراد. بالمقارنة مع الدروع المعدنية ، فإن درع ألياف البولي ايثيلين أخف وزنًا. تحت نفس مستوى الحماية ، يمكن تقليل متوسط ​​الوزن بأكثر من النصف ؛ بالإضافة إلى ذلك ، لن يكون هناك ارتداد إصابة ثانوية ، وباعتباره درعًا مبطنًا للدروع الفولاذية ، يمكن أن يكون فعالًا جدًا لمنع الطبقة الداخلية من الدرع الفولاذي الناجم عن قذيفة الشظية ، مما يتسبب في وقوع إصابات.

خلال عام 2010 ، طور بعض العلماء "درعًا سائلاً للجسم"
يزن فقط ثلثي الدروع الواقية للبدن العادية.
يستخدم هذا الدرع السائل "سائلًا يثخن القص" يتصاعد عند اصطدامه برصاصة لصد الرصاصة. إنه في الواقع سائل غير نيوتوني.
إذن ما هو السائل غير النيوتوني؟
تشير السوائل غير النيوتونية إلى السوائل التي لا تفي بقانون اللزوجة التجريبي لنيوتن ، أي السوائل التي لا يرتبط إجهاد القص ومعدل إجهاد القص بها ارتباطًا خطيًا. توجد السوائل غير النيوتونية على نطاق واسع في الحياة والإنتاج والطبيعة. تنتمي الغالبية العظمى من السوائل البيولوجية إلى ما يعرف الآن بالسوائل غير النيوتونية. سوائل الجسم المختلفة مثل الدم والسائل الليمفاوي وسوائل الكيس و "السوائل شبه السائلة" مثل السيتوبلازم كلها سوائل غير نيوتونية.
أيضًا ، أحد العناصر الغذائية الشائعة مثل العلكة هو سائل غير نيوتوني.
خصائص السوائل غير النيوتونية لسوائل سماكة القص أفضل.
إذا حركته ببطء بأصابعك ، فهو مثل سائل لزج عادي.
قام العلماء بغمس درع الجسم المصنوع من الألياف التقليدية عالية القوة في محلول يثخن القص ، وبعد العديد من العمليات الأخرى ، صنعوا درع الجسم السائل.

اليسار: ألياف الدروع العادية إلى اليمين: سائل من ألياف الدروع الواقية للبدن

اليسار: الدروع العادية للبدن اليمين: السائل الدروع الواقية للبدن
الدرع الجديد أخف وزنا. تطلبت في الأصل قوة 15 طبقة من الدروع الواقية للبدن كيفلر. بعد استخدام سائل تثخين القص ، هناك حاجة إلى 10 طبقات فقط لتحقيق نفس التأثير ، ويكون سائل تثخين القص الإضافي أكثر من ذلك. 5 طبقات من الكيفلار أخف بكثير.
ومع ذلك ، على الرغم من مزايا الدروع الواقية للبدن ، إلا أن التكلفة العالية والمحتوى التقني والإنتاج الضخم لا تزال صعبة ، ومن الصعب الترويج لها بشكل كامل. ومع ذلك ، يُعتقد أنه في المستقبل القريب ، ستصبح الدروع الواقية للبدن السائل الجديدة بالتأكيد أكثر الحواجز صلابة لحماية سلامة الجنود.