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熱水袋裡裝點非牛頓流體,沒準能當防彈衣用

提起防彈衣,軍迷們一般都會搬出「凱夫拉縴維」這一國際硬通貨。因為它出色的防彈能力,上個世紀80年代中國剛開始進口杜邦的產品的時候,美國政府甚至不允許杜邦公司把旗下凱夫拉品牌產品出口到中國,以防中國將這種優質的材料運用到裝甲防護領域。


(圖源 Castro Composites)


如今快半個世紀過去了,波蘭的一家公司卻要動搖凱夫拉在防彈衣領域的大佬位置,而他們憑藉的卻是一款非常「水」的產品。


(圖源 euronews Knowledge/Youtube)


2015年,平獨鎮露的波蘭人研究出了一種液體防彈衣。這種液體製作的防彈衣,一旦受到子彈射擊,原本流動的液體會突然硬化膨脹,但尚未受力的部分則還是可流動的液體,如此一來,可以有效地分散子彈的衝力。


(圖源 euronews Knowledge/Youtube)


當然,防彈衣裡面肯定裝的不是水,而是一種合成的液態「非牛頓流體」。這家波蘭公司設計的液體防彈衣的防護原理,就是利用了「非牛頓流體」中「剪切增稠流體」的特性。在受力的時候,液體自身結構發生改變,黏度、硬度上升,剪力不成比例地增加,同時也會伴隨著液體體積的膨脹,最終將子彈的力量均勻的分散在防彈衣上。


(圖源 euronews Knowledge/Youtube)

在研究過程中人們發現,這種堪比SK–II的「神仙水」沒有必要挑戰凱夫拉的地位,反而可以和凱夫拉縴維結合。使用類似的非牛頓流體浸透過的凱夫拉縴維在受到劇烈衝擊和刺戳時,其因內部非牛頓流體強烈的剪切增稠行為而對子彈衝擊或尖刀刺戳的抵抗力急劇增大,防護效果會優於單純的凱夫拉縴維防彈衣。


右側是被非牛頓流體浸透過的凱夫拉縴維


受到子彈射擊後的前後效果


(圖源 researchgate)

和波蘭公司這種「主流」的研究方法相反的是,以「非牛頓流體」為關鍵詞進行搜索,你會發現有一大幫閑的沒事幹的「歪果仁」用各種方法虐待這種介於固體和液體之間的神奇小東西。

放在音響里看它們跳舞只是入門級別


(圖源 Gfycat)

在一池子的非牛頓流體上蹦迪才是正確使用方法


(圖源 joyreactor)


當然一些「地主家的傻兒子」們經常用保齡球檢驗非牛頓流體的防護等級

(圖源 How Ridiculous/Youtube)


所以非牛頓流體到底是什麼鬼,上至高科技公司下到視頻博主,為啥人手一捧非牛頓流體?

其實我們在大多數視頻中所見的「非牛頓流體」只是非牛頓流體的一種,也就是上文中提到的「剪切增稠流體」,與其相對應的是「剪切稀化流體」,兩種流體其心協力壓住了牛爺子的棺材板。


這張圖我也看不懂


不過感覺很厲害就放在這裡


(圖源 Chucklingcanuck/wikipedia)

什麼「非牛頓流體」「剪切增稠液體」聽起來高大上,但是在日常生活中也很常見。粗淺的分類,比如陶瓷泥漿、玉米澱粉、牙膏等「稠」的流體都屬於「剪切增稠流體」;而番茄醬、血液、酸奶等「稀」的流體則屬於「剪切稀化流體」。

出於成本考慮,大多數「測評」視頻中使用的都是玉米澱粉一類的普遍且廉價的材料製作的非牛頓流體。而真正的非牛頓流體大多默默奉獻在各自的工作崗位上,比如廣泛應用於航空、儀錶、電子電器領域的液態硅橡膠。


(圖源 CHEManager)


在廣義上,液態硅橡膠屬於有機硅膠的一種。在狹義上,雖然硅橡膠和硅膠只有一字之差,但完全是兩種東西。不過硅膠類產品大多數都有耐溫、穩定和適應性強等特點。

在人們的普遍印象中「硅膠」大多數應用與醫用領域,實際上也正是如此,不過現在越來越多的日常用品都使用了硅膠部件,使產品設計更多的體現人性化。

比如計算器上的硅膠按鍵

(圖源 JWT Rubber)

比如運動員佩戴的硅膠手環


(圖源 eBay)

比如

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參考文獻:


[1]悠悠.防彈背心也可以是液體的[J].初中生學習(低),2016(Z1):50.

[2]彭岩,呂冰海,紀宏波,孫磊,董晨晨,袁巨龍.非牛頓流體材料在工業領域的應用與展望[J].輕工機械,2014,32(01):109-114.

[3]沙曉菲. 剪切增稠液體的製備與性能研究[D].江南大學,2013.

[4]劉海燕,龐明軍,魏進家.非牛頓流體研究進展及發展趨勢[J].應用化工,2010,39(05):740-746.

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