本發(fā)明涉及一種防彈衣，特別是一種氣凝膠防彈衣。

背景技術(shù)：

防彈衣，又叫避彈衣，避彈背心，防彈背心，避彈服，單兵護體裝具等，用于防護彈頭或彈片對人體的傷害。防彈衣主要由衣套和防彈層兩部分組成。衣套常用化纖織品制作。防彈層是用金屬(特種鋼、鋁合金、鈦合金)、陶瓷片(剛玉、碳化硼、碳化硅、氧化鋁)、玻璃鋼、尼龍(pa)、凱夫拉(kevlar)、超高分子量聚乙烯纖維(doyentrontexfiber)、液體防護材料等材料，構(gòu)成單一或復合型防護結(jié)構(gòu)。防彈層可吸收彈頭或彈片的動能，對低速彈頭或彈片有明顯的防護效果，在控制一定的凹陷情況下可減輕對人體胸、腹部的傷害。防彈衣包括步兵防彈衣、飛行人員防彈衣和炮兵防彈衣等。按照外觀還可分為防彈背心，全防護防彈衣，女士防彈衣等類型。

防彈衣的防彈性能主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

(1)防彈片：各種爆炸物如炸彈、地雷、炮彈和手榴彈等爆炸產(chǎn)生的高速破片是戰(zhàn)場上的主要威脅之一。據(jù)調(diào)查，一個戰(zhàn)場中的士兵所面臨的威脅大小順序是：彈片、槍彈、爆炸沖擊波和熱。所以，要十分強調(diào)防彈片的功能。

(2)防非貫穿性損傷：子彈在擊中目標后會產(chǎn)生極大的沖擊力，這種沖擊力作用于人體所生產(chǎn)的傷害常常是致命的。這種傷害不呈現(xiàn)出貫穿性，但會造成內(nèi)傷，重者危及生命。所以防止非貫穿性損傷也是體現(xiàn)和檢驗防彈衣防彈性能的一個重要方面。

氣凝膠是具有多孔、海綿狀結(jié)構(gòu)的固體，其中約95％的體積是空氣，具有超低密度、超大孔隙、超大內(nèi)表面積、超低導熱性、超低聲速以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機械性能，在防彈領域也得到了廣泛應用。cn1981925b的專利文獻將表面活性劑改性的二氧化硅溶膠與二氧化鈦溶膠混合，制得二氧化鈦/二氧化硅氣凝膠，但是該氣凝膠的強度和柔韌性很差，且原料昂貴，成本較高。cn103203206b的專利文獻公開了一種纖維素/二氧化鈦/二氧化硅氣凝膠，其可應用于防彈衣，而如同現(xiàn)有的所有氣凝膠防彈衣一樣，其單獨作為防彈層存在時的防彈性能不佳。

目前也存在一些基于防彈板的防彈衣，例如公布號為cn103234389a的專利文獻公開了一種彈性防彈衣，其彈性防彈結(jié)構(gòu)包括防彈板和彈性織物，多塊防彈板平行排列由彈性織物包裹，多層彈性防彈結(jié)構(gòu)前后交錯排布。然而此防彈衣過于簡單且重量大，此種硬板式的防彈衣在受到子彈沖擊時不能有效對子彈動能進行緩沖，從而對人體造成的間接傷害會較大。若直接將防彈板塊(或板條)與氣凝膠層簡單復合，雖然其防彈性能得到了提升，但是遠遠不能滿足其對于裝甲車輛用防彈衣的防彈要求。

由此可見，如何將防彈板塊與氣凝膠結(jié)合來提高防彈衣的防彈性能成為現(xiàn)今防彈衣領域亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氣凝膠防彈衣，其采用獨特結(jié)構(gòu)將氣凝膠與泡沫金屬板塊結(jié)合在一起，在具有一定柔順度的基礎上有效提升了防彈性能，且總體質(zhì)量較輕。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種氣凝膠防彈衣，由從外至內(nèi)依次設置的防彈纖維層、第一防彈板層、第一氣凝膠層、第二防彈板層、第二氣凝膠層組成，各層間通過膠粘劑粘合在一起；所述第一防彈板層及第二防彈板層由若干塊防彈塊拼合而成，第一防彈板層的防彈塊為開孔泡沫金屬塊，第二防彈板層的防彈塊為閉孔泡沫金屬塊；所述第二氣凝膠層的孔隙率小于第一氣凝膠層的孔隙率，所述第一氣凝膠層的厚度為3～5mm，第二氣凝膠層的厚度大于8mm。

作為進一步的優(yōu)選實施方案，所述防彈塊為正方形，厚度大于2mm，邊長為0.8～1cm。

作為進一步的優(yōu)選實施方案，所述開孔泡沫金屬塊及閉孔泡沫金屬塊的孔徑為小于0.1mm，孔隙率為40～50％。

作為進一步的優(yōu)選實施方案，所述若干塊防彈塊用彈性織物將其包裹連接起來。

作為進一步的優(yōu)選實施方案，所述氣凝膠為氧化硅氣凝膠。

作為進一步的優(yōu)選實施方案，所述防彈纖維為芳綸纖維。

作為進一步的優(yōu)選實施方案，所述膠粘劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑。

本發(fā)明的積極效果：本發(fā)明的防彈纖維層為初始緩沖層，對射入的子彈進行初步的動能衰減，同時其內(nèi)層的氣凝膠層的設計使得防彈纖維層有充分的變形空間，在其被逐漸穿透的同時還能一定程度上改變子彈的運動方向，穿透此防彈纖維層的彈頭接觸第一防彈板層，子彈直接打在某防彈塊上，此防彈塊內(nèi)的開孔孔隙及大孔隙的第一氣凝膠層再次為其變形提供了充足空間(若是子彈在極小幾率范圍內(nèi)打到了相鄰防彈塊的縫隙間，則兩側(cè)防彈塊會對彈頭產(chǎn)生變形擠壓摩擦消耗彈頭能量及改變彈頭方向)，其在被逐漸擊穿的同時會被整體壓向第一氣凝膠層內(nèi)，此過程會消耗大量能量，且進一步改變彈頭運動方向，同時子彈在未完全擊穿第一防彈板層之前會直接接觸第二防彈板層，第一防彈板層及第二防彈板層的防彈塊一起在第二凝膠層內(nèi)變形，并與小孔隙的第二凝膠層一起作用來急劇衰減彈頭行進速度，達到防彈目的。本發(fā)明采用獨特的結(jié)構(gòu)設計來達到良好的防彈性能，其中利用了泡沫金屬，眾所周知，普通的泡沫金屬并無防彈功能，但是我們在研究中發(fā)現(xiàn)，將泡沫金屬塊與氣凝膠結(jié)合以此種方式結(jié)合后會大大提升單獨使用氣凝膠時的防彈性能，這得益于泡沫金屬塊的顯性剛性(強度大)與氣凝膠的顯性柔性(強度相對較小)相結(jié)合，及泡沫金屬塊的隱性柔性(眾多細小空隙提供變形空間)與氣凝膠的隱性剛性(耐壓性強)相結(jié)合，與現(xiàn)有的氣凝膠防彈衣相比，本產(chǎn)品的防彈性能更佳，甚至可以作為裝甲車輛用防彈衣。

附圖說明

圖1是實施例1所述氣凝膠防彈衣的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實施例1所述防彈塊的組合結(jié)構(gòu)示意圖。、

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。

實施例1

參照圖1級圖2，本發(fā)明優(yōu)選實施例1提供一種氣凝膠防彈衣，由從外至內(nèi)依次設置的防彈纖維層1、第一防彈板層2、第一氣凝膠層3、第二防彈板層4、第二氣凝膠層5組成，各層間通過膠粘劑粘合在一起；所述第一防彈板層及第二防彈板層由若干塊防彈塊6拼合而成，第一防彈板層的防彈塊為開孔泡沫金屬塊，第二防彈板層的防彈塊為閉孔泡沫金屬塊；所述第二氣凝膠層的孔隙率小于第一氣凝膠層的孔隙率，所述第一氣凝膠層的厚度為4mm，第二氣凝膠層的厚度為10mm。

所述防彈塊為正方形，厚度為3mm，邊長為1cm。

所述開孔泡沫金屬塊及閉孔泡沫金屬塊的孔徑小于0.1mm，孔隙率為40～50％。

所述若干塊防彈塊用彈性織物將其包裹連接起來。

所述氣凝膠為氧化硅氣凝膠。

所述防彈纖維層為芳綸纖維，其厚度為3mm。

所述膠粘劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑。

實施例2

一種氣凝膠防彈衣，由從外至內(nèi)依次設置的防彈纖維層、第一防彈板層、第一氣凝膠層、第二防彈板層、第二氣凝膠層組成，各層間通過膠粘劑粘合在一起；所述第一防彈板層及第二防彈板層由若干塊防彈塊拼合而成，第一防彈板層的防彈塊為開孔泡沫金屬塊，第二防彈板層的防彈塊為閉孔泡沫金屬塊；所述第二氣凝膠層的孔隙率小于第一氣凝膠層的孔隙率，所述第一氣凝膠層的厚度為2mm，第二氣凝膠層的厚度為10mm。

所述防彈塊為正方形，厚度為3mm，邊長為1cm。

所述開孔泡沫金屬塊及閉孔泡沫金屬塊的孔徑為小于0.1mm，孔隙率為40～50％。

所述若干塊防彈塊用彈性織物將其包裹連接起來。

所述氣凝膠為氧化硅氣凝膠。

所述防彈纖維層為芳綸纖維，其厚度為3mm。

所述膠粘劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑。

實施例3

一種氣凝膠防彈衣，由從外至內(nèi)依次設置的防彈纖維層、第一防彈板層、第一氣凝膠層、第二防彈板層、第二氣凝膠層組成，各層間通過膠粘劑粘合在一起；所述第一防彈板層及第二防彈板層由若干塊防彈塊拼合而成，第一防彈板層的防彈塊為開孔泡沫金屬塊，第二防彈板層的防彈塊為閉孔泡沫金屬塊；所述第二氣凝膠層的孔隙率小于第一氣凝膠層的孔隙率，所述第一氣凝膠層的厚度為4mm，第二氣凝膠層的厚度為10mm。

所述防彈塊為正方形，厚度為1.5mm，邊長為1cm。

所述開孔泡沫金屬塊及閉孔泡沫金屬塊的孔徑為小于0.1mm，孔隙率為40～50％。

所述若干塊防彈塊用彈性織物將其包裹連接起來。

所述氣凝膠為氧化硅氣凝膠。

所述防彈纖維層為芳綸纖維，其厚度為3mm。

所述膠粘劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑。

實施例4

一種氣凝膠防彈衣，由從外至內(nèi)依次設置的防彈纖維層、第一防彈板層、第一氣凝膠層、第二防彈板層、第二氣凝膠層組成，各層間通過膠粘劑粘合在一起；所述第一防彈板層及第二防彈板層由若干塊防彈塊拼合而成，第一防彈板層的防彈塊為開孔泡沫金屬塊，第二防彈板層的防彈塊為閉孔泡沫金屬塊；所述第二氣凝膠層的孔隙率小于第一氣凝膠層的孔隙率，所述第一氣凝膠層的厚度為4mm，第二氣凝膠層的厚度為10mm。

所述防彈塊為正方形，厚度為3mm，邊長為1.5cm。

所述開孔泡沫金屬塊及閉孔泡沫金屬塊的孔徑為小于0.1mm，孔隙率為40～50％。

所述若干塊防彈塊用彈性織物將其包裹連接起來。

所述氣凝膠為氧化硅氣凝膠。

所述防彈纖維層為芳綸纖維，其厚度為3mm。

所述膠粘劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑。

實施例5

一種氣凝膠防彈衣，由從外至內(nèi)依次設置的防彈纖維層、第一防彈板層、第一氣凝膠層、第二防彈板層、第二氣凝膠層組成，各層間通過膠粘劑粘合在一起；所述第一防彈板層及第二防彈板層由若干塊防彈塊拼合而成，第一防彈板層的防彈塊為開孔泡沫金屬塊，第二防彈板層的防彈塊為閉孔泡沫金屬塊；所述第二氣凝膠層的孔隙率小于第一氣凝膠層的孔隙率，所述第一氣凝膠層的厚度為4mm，第二氣凝膠層的厚度為10mm。

所述防彈塊為正方形，厚度為3mm，邊長為0.5cm。

所述開孔泡沫金屬塊及閉孔泡沫金屬塊的孔徑為小于0.1mm，孔隙率為40～50％。

所述若干塊防彈塊用彈性織物將其包裹連接起來。

所述氣凝膠為氧化硅氣凝膠。

所述防彈纖維層為芳綸纖維，其厚度為3mm。

所述膠粘劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑。

實施例6

一種氣凝膠防彈衣，由從外至內(nèi)依次設置第一防彈板層、第一氣凝膠層、第二防彈板層、第二氣凝膠層組成，各層間通過膠粘劑粘合在一起；所述第一防彈板層及第二防彈板層由若干塊防彈塊拼合而成，第一防彈板層的防彈塊為開孔泡沫金屬塊，第二防彈板層的防彈塊為閉孔泡沫金屬塊；所述第二氣凝膠層的孔隙率小于第一氣凝膠層的孔隙率，所述第一氣凝膠層的厚度為4mm，第二氣凝膠層的厚度為10mm。

所述防彈塊為正方形，厚度為3mm，邊長為1cm。

所述開孔泡沫金屬塊及閉孔泡沫金屬塊的孔徑為小于0.1mm，孔隙率為40～50％。

所述若干塊防彈塊用彈性織物將其包裹連接起來。

所述氣凝膠為氧化硅氣凝膠。

實施例7

一種氣凝膠防彈衣，由從外至內(nèi)依次設置的防彈纖維層、第一防彈板層、第二防彈板層、第二氣凝膠層組成，各層間通過膠粘劑粘合在一起；所述第一防彈板層及第二防彈板層由若干塊防彈塊拼合而成，第一防彈板層的防彈塊為開孔泡沫金屬塊，第二防彈板層的防彈塊為閉孔泡沫金屬塊；所述第二氣凝膠層的孔隙率與實施例1中的第二氣凝膠層的孔隙率相同，第二氣凝膠層的厚度為10mm。

所述防彈塊為正方形，厚度為3mm，邊長為1cm。

所述開孔泡沫金屬塊及閉孔泡沫金屬塊的孔徑為小于0.1mm，孔隙率為40～50％。

所述若干塊防彈塊用彈性織物將其包裹連接起來。

所述氣凝膠為氧化硅氣凝膠。

所述防彈纖維層為芳綸纖維，其厚度為3mm。

所述膠粘劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑。

實施例8

一種氣凝膠防彈衣，由單層實施例1所述的第二氣凝膠層組成，其厚度為2cm。

實施例9

一種氣凝膠防彈衣，由防彈板層及實施例1所述的第二氣凝膠層組成，防彈板層的厚度為6mm，第二氣凝膠層的厚度為14mm；所述防彈板層為閉孔泡沫金屬層，其孔徑小于0.1mm，孔隙率為40～50％。

使用20mm厚、密度為0.5g/cm³松木作為背板，分別與實施例1-9的產(chǎn)品復合形成靶板，通過觀察測量靶板的變形情況來對比實施例1-9的產(chǎn)品的防彈效果。實驗用槍為54式手槍，采用51式子彈，彈頭的著靶速度均在380m/s左右，彈頭入射方向與靶板垂直。

由實施例2與實施例1的結(jié)果對比可知，當?shù)谝粴饽z層厚度過小時，則起不到提供充分變形空間的作用，較嚴重的影響了防彈衣的整體防彈性能。由實施例3與實施例1的結(jié)果對比可知，當防彈塊的厚度過小時，容易被子彈過早擊穿而影響防彈衣的防彈性能。由實施例4與實施例1的結(jié)果對比可知，當防彈塊過大時，子彈打在其上部時，由于其面積過大，則其周圍四邊收到氣凝膠層的反壓力過大，防彈塊同樣容易被過早擊穿而失去與氣凝膠層進行組合防彈的能力。由實施例5與實施例1的結(jié)果對比可知，當防彈塊過小時，子彈打在其上部時，由于其面積過小，容易形成尖刀效應，即其容易和子彈一起過早的擊穿第二氣凝膠層，最終使得產(chǎn)品的整體防彈性能下降。實施例6與實施例1的結(jié)果對比可知，當不設置防彈纖維層時，則泡沫金屬會被直接擊穿而失去與氣凝膠層結(jié)合的組合式防彈性能。實施例7與實施例1的結(jié)果對比可知，當不設置第一氣凝膠層時，防彈衣的防彈性能會極差。由實施例8可知，單穿的氣凝膠層的防彈性能非常的差。由實施例9的防彈結(jié)果可知，氣凝膠層與防彈板層結(jié)合后的防彈性能相比單獨使用氣凝膠層時有所提高。

以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所應理解的是，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的思想和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換等等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。