石墨烯超级装甲

　　从人类学会战争以来，铠甲对于军队具有无以伦比的重要性。在古代，铠甲与弓弩在正规军队才能装备，属于军国利器，民间一向是禁止的。与之相反，刀剑倒是可以在民间使用。到了摩托化和机械化战争时期，世界主要军事强国竞相争夺坦克装甲防弹技术的制高点。

　　一直以来，各国军队都想寻找一种理想的防弹材料，这种终极材料应该同时具备以下性能：密度适中、重量轻，抗压性能好、耐受高温、不容易破碎、成本低容易生产。早期经过表面硬处理的装甲钢具备上述大部分性能要求，表面坚硬，而背后具有韧性，从而成为上世纪六十年代以前大多数装甲车辆的防弹材料，唯一的缺点是重量过大。后来又出现了铝制装甲，重量比较轻，防弹性能好，缺点是成本较高，焊接工艺差，只适合薄装甲车辆，在坦克上应用的不多。

　　再后来，发明了复合装甲，钢装甲加工成中空结构，中间填入几层复合材料，通过不同性能、不同密度的防弹材料，来削弱穿甲弹和破甲弹，尽管复合材料的防弹性能未必比装甲钢强多少，但几层复合材料却可以超过装甲钢，同时总重量却比装甲钢大大减轻。苏联一般在复合装甲块里面填入玻璃钢纤维，例如T-64坦克炮塔前装甲为三明治结构，由三层组成，外层为80毫米厚钢质装甲，中间层为104毫米厚的玻璃钢纤维，内层为20毫米厚的钢质装甲，防弹性能大幅提高，可有效抗击同时期欧美尾翼稳定脱壳穿甲弹，抗击破甲弹的能力提高一倍以上。欧美国家则在复合装甲之间填入改性陶瓷，最典型的是英国发明的乔巴姆装甲，通过约束在一起的陶瓷块来提高防弹能量。

　　上世纪八十年代以来，以凯芙拉纤维为代表的芳纶类防弹材料开始获得应用，这种材料比较适合制作防弹衣和复合装甲内衬材料，特点是轻便、韧性强，抗冲击强，但不耐受高温，抗多次打击能力弱，成本比较高。所以只在防弹衣和轻型装甲上得到应用，在重型装甲车辆上的使用尚不理想。

　　那么问题来了，这世界上就不存在一种即轻便，防弹性能又好的材料么？

　　答案当然是有的。

　　日前，国内多家研究机构纷纷推出新型新概念防弹材料，例如上海硅酸盐研究所，以及浙江大学高分子科学与工程课题组。这些研究机构都在制造有史以来最轻固体物质“碳海绵”——石墨烯海绵，预计今年年底就能看到工业化产品。

　　石墨烯海绵具备极强的高弹性，被压缩到原体积80%以后仍可以恢复原状。同时具有重量优势，石墨烯海绵是目前世界上已知的最轻固体新材料，属于一种气凝胶，是以石墨烯为墙壁，碳纳米管为支架，两种材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架，最后形成的一种超轻材料。抗压抗冲击性能强，可承受力度超过每平方英寸1.45万磅的外力重击，防护能力比钢材强10倍。同时具有抗重复冲击性能好的有点，抗击外力重击1000次以上仍能保持稳定性能。

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　　央视报道显示，外层为铝装甲板，内部为石墨烯海绵填充的装甲块，具有陶瓷装甲的防弹能力，可承受14.5毫米机枪弹的打击，而且具有单位面积抗多次打击能力，图片显示一块300X300mm见方的装甲块，连续承受3发14.5毫米枪弹的设计，仅击穿了外层的铝装甲板。

　　国产的56式14.5毫米机枪弹，是以苏联B32式14.5x114毫米弹为基础仿制，这种弹药在二战期间是为了反坦克枪而开发的，其曳光穿甲弹采用碳化钢弹芯，在500米距离上能击穿32毫米厚度的垂直装甲。由于穿甲性能好威力大，B32型14.5毫米穿甲弹也成为北约组织四级防护动能弹标准，即在200米距离上可抵御B-32穿甲弹的射击，大多数履带式和轮式装甲车的正面装甲防护力也就如此。

　　尽管中国研制的超级防弹材料尚未有工程应用，但我们看到在实验室就已经显露出石墨烯海绵材料的优异防弹性能，相信不远的将来，中国的坦克或装甲车辆能够应用这种防弹性能好、即轻便又有韧性的理想装甲。