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j******n
发帖数: 21641 | 1 也谈蜘蛛丝
——与玲珮玎珰商榷
作者：琴瑟琵琶
随着转基因技术的发展，国内外研究者开始着眼于蜘蛛丝的结构性能研究、
蛛丝蛋白的人工制造、蜘蛛丝的人工纺制和应用开发研究。自上一世纪九十年代
以来，国内外有关蜘蛛丝的研究文献不断涌现，国内有关综述文章也常见于杂志。
但多数文章在叙述蜘蛛丝的性能和用途时，认为蜘蛛丝的强度与芳纶1414相当、
达到Kevlar纤维的高强高模水平、用蜘蛛丝做的防弹背心性能优于芳纶，并将上
述观点相互转载。事实上，蜘蛛丝强度和模量远低于目前常用于防弹头盔和防弹
背心的芳纶1414纤维和超高分子量聚乙烯纤维，密度远高于超高分子量聚乙烯纤
维；即使不考虑目前实际工业化生产蜘蛛丝的可能性，其强度、断裂伸长率和湿
态延伸特性也将否定其在防弹装备上使用的可能性。
现代战争的战伤统计资料表明，炮弹、炸弹、地雷等武器的破片是导致士兵
伤亡的首要原因，防弹头盔、防弹衣、避雷靴等单兵战场防护装备是减少伤亡、
保存有生力量的关键性军需装备。随着高速小质量武器和高速、高能爆炸性武器
的发展和应用，高速弹丸和破片造成的火器伤变得更加复杂而严重。
高速弹丸和破片对人体的损伤包括三种形式：（1）贯穿性损伤，即弹丸或
破片击穿防弹装甲进入人体，通过侵彻、爆炸效应、瞬时空腔和压力波的作用在
人体中造成永久伤道和周围组织的广泛性损伤。（2）非贯穿损伤，即弹丸或破
片未击穿防弹装甲，但头盔、防弹衣等防弹装甲在遭受弹击时产生较大的瞬间变
形，陷入并冲击人体，造成对人体的损伤；（3）防弹装甲未发生破坏而冲击波
对人体造成损伤。因此，防弹装甲应该有如下三方面的防御性能：不易被弹丸和
破片贯穿；遭弹击时的瞬间变形量小；对冲击波有良好的吸能效果。
为了在重量较轻的前提下达到足够的防弹能力，防弹复合材料的主体必须是
高强纤维。实践证明,有可能作为防弹复合材料主成分使用的纤维，纤维强度至
少应达到17.6cN/dtex以上。目前满足上述要求的纤维品种有芳族聚酰胺纤维、
超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）和聚苯撑苯并噁唑（PBO）纤维。很高兴，前
两种我国已经工业化生产，第三种也试制出来了。当然，作为辅助性材料，还可
以使用S4玻纤等纤维材料。这些纤维的代表性指标为：
Kevlar129，密度1.44g/m3，强度 23.5cN/dtex，模量576cN/dtex
PBO，密度1.54g/m3，强度37.1cN/dtex，模量1147cN/dtex
Dyneema SK75（UHMWPE），密度0.97g/m3，强度35.0cN/dtex，模量
1100cN/dtex
他们的断裂伸长率均小于3%。
在各种蜘蛛丝中，牵引丝具有最高的强度。有代表性的络新妇属蜘蛛牵引丝
的力学性能为：
密度1.13～1.29g/cm3；强度2.48～14.87cN/dtex；模量8.26～248cN/dtex；
断裂伸长率9.80～32.10%
对照前述高强纤维可以看出，蜘蛛牵引丝的强度为Kevlar129纤维的10％～
63％；模量为Kevlar129纤维的1.4～43%；高达10～30%以上的断裂伸长率将使防
弹装甲受弹击时产生大量的瞬间变形，造成非贯穿性损伤。并且由于是生物制品，
均匀性会差一些。
蜘蛛丝存在显著的粘弹性变形特征，通过迟滞变形实现将冲击能消减转变为
热能等形式，特别在湿润条件下，蜘蛛丝的滞变性更加突出。蜘蛛丝的这种力学
滞变性，是能量吸收的一种有效方式，但是蜘蛛丝的高吸能功能是以大变形为前
提的，如果将蜘蛛丝用于制作防弹衣，则在可以接受的整衣重量下，弹丸对人体
的贯穿性损伤和非贯穿性损伤均无法防御。
由于蜘蛛丝的强度和模量过低、断裂伸长率过大，且具有显著的力学滞变性，
故不适合于用作防弹衣等单兵防弹装甲所需的纤维材料。对于大型装甲，通常不
需要强调质轻、柔软等因素，故使用硬质装甲具有更好的性价比。
(XYS20111009)
◇◇新语丝(www.xys.org)(xys5.dxiong.com)(www.xinyusi.info)(xys2.dropin.org)
◇◇ | p***r
发帖数: 20570 | 2 这个好象说的不太对。我６年前听过一个talk，里面对比的蜘蛛丝和各种化学纤维的强
度，蜘蛛丝要强很多。
【在 j******n 的大作中提到】
: 也谈蜘蛛丝
: ——与玲珮玎珰商榷
: 作者：琴瑟琵琶
: 随着转基因技术的发展，国内外研究者开始着眼于蜘蛛丝的结构性能研究、
: 蛛丝蛋白的人工制造、蜘蛛丝的人工纺制和应用开发研究。自上一世纪九十年代
: 以来，国内外有关蜘蛛丝的研究文献不断涌现，国内有关综述文章也常见于杂志。
: 但多数文章在叙述蜘蛛丝的性能和用途时，认为蜘蛛丝的强度与芳纶1414相当、
: 达到Kevlar纤维的高强高模水平、用蜘蛛丝做的防弹背心性能优于芳纶，并将上
: 述观点相互转载。事实上，蜘蛛丝强度和模量远低于目前常用于防弹头盔和防弹
: 背心的芳纶1414纤维和超高分子量聚乙烯纤维，密度远高于超高分子量聚乙烯纤
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