曾经威风凛凛的金属盔甲,为何终被丝织品替代?
自人类社会诞生之日起,战争的阴云始终如影随形,人们在丛林法则的驱使之下,持续创造着辉煌的文明,也不断卷入无情的残杀。随着科技水平的提升,从原始落后的冷兵器到威力巨大的火药,战场上武器变得越来越先进,人类的血肉之躯反倒愈发不堪一击。
正如自然界中存在亘古不变的矛盾对立一样,当兵器出现的时候,防护装备便同时出现了,它们像一对冤家对头纠缠不休,只不过相比之下后者显然更具正义感,因为它唯一的使命是保护人类宝贵的生命。硬度为王:令人生畏的钢铁重装
冷兵器时代的战场是血腥残酷的,俗话说杀敌一千自损八百,面对受伤而死的同伴,人们很早以前就幻想有一种神奇的衣装,穿上它能刀枪不入,在战斗中免受伤害。
于是世界各地的人们不约而同发明了盔甲,一切能够获取的坚硬材料都被用以制作盔甲,最初是竹片、木片、生皮,随着钢铁冶炼技艺的成熟,迎来了盔甲的巅峰之作。
在很多反映中国历史的小说里,"瘊子甲"都是无法超越的神一般的存在。据《梦溪笔谈》记载,唐宋时期羌地战乱不休,当地人在长期实践中用冷锻工艺将钢片反复锻打至轻薄,制成一种坚硬无比的铠甲,为了观察锻打进度,钢片末端保留一小块像瘊子一样的凸起不锻,故得其名。
北宋名将韩魏公曾做试验测试瘊子甲的防护效果,他命强弩手相隔五十步猛烈射击,瘊子甲竟毫发无损,唯有一只箭堑入穿绳用的孔洞中,而箭镞已被磨平,可见其防护性能之强,于是宋军开始广泛借鉴这种制甲方法。现代科学研究认为,正是冷锻工艺使得钢铁中少量的碳元素分布均匀,从而大大提高了瘊子甲的硬度。
将铠甲重量做到极致的是古罗马的重装骑兵,堪称令人生畏的移动堡垒,士兵和战马全身穿着厚厚的铁甲,头戴遮盖面部的钢盔,手脚都有严密保护,关节处也能随意活动,面对他们的集群攻击,再勇猛的敌军也一筹莫展。可是重装骑兵也有致命的缺点,就是灵活性太差,甚至摔倒后根本无法靠自己站起来。以柔克刚:轮胎材料引领护具革新
为了对抗刀剑的攻击,古人不断提高盔甲的硬度和厚度,可是随着火药用于战场,人们惊讶地发现,原先坚硬无比的钢铁盔甲,面对火器居然不再管用了。
19世纪诺贝尔用硝化甘油制造出安全雷管,炸药威力得到空前提高,不久战场上出现了威力巨大的自动步枪,精度和射程远非手枪可比。一系列新式兵器的相继问世,让两次世界大战成为恐怖的绞肉机,史无前例的伤亡数字警醒着世人:是时候升级防护装备了。
科学家统计得出,战场上造成士兵伤亡的最主要原因,是身体被子弹或者炮弹碎片穿入所致,所以必须找到可以抵抗弹丸冲击的材料,用来制作防弹衣。
20世纪60年代,杜邦公司研发出一种新型材料凯夫拉,原本打算用来生产汽车轮胎,有利于减轻能源消耗。不久美国军方专家开始注意到凯夫拉的不同寻常:结实耐磨、强度大、耐高温、重量轻,这不正是苦苦寻找的防弹衣原料吗?
与传统的钢铁护甲不同,凯夫拉具有极强的强度和抗张性,在受到子弹高速冲击时,会迅速将冲力传导至附近的每一根纤维,并发生弹性形变,产生巨大的反作用力把弹头挤压成蘑菇状,在此过程中子弹的动能被持续消耗,速度大大降低,最终被防弹衣拦截下来。
从蛛网到蚕丝——终极防护衣何时练成?
用合成材料制作的防护装备,虽然具有原料易得且成本低廉的优势,但性能很难保证绝对稳定,比如在受到强烈阳光照射的情况下,或者被水浸泡,凯夫拉就会快速老化而失去防护功能。于是科学家又将目光投向了生物材料,很多时候它们表现出的神奇性能,是最顶尖的人造材料也无法媲美的。
蛛丝的优良特性近年来开始引起材料科学家的关注,这种由蜘蛛吐丝器分泌的蛋白质分子以高度有序的方式排列而成,看似柔软实则坚韧,强度相当于同样体积钢丝的5倍!但让科学家头疼的是,蜘蛛结网是为了捕食需要,吐丝量非常有限,单靠饲养蜘蛛来获得生产防弹衣的原料简直是痴心妄想。还能有什么办法呢?
有人提出可以通过转基因技术,将控制蛛丝合成的基因整合到绵羊基因上,这样蛛丝就能和羊毛一样高产,这主意听起来不错,只是难以操作,时至今日科学家还未能把它变成现实。
作为古老的丝绸之国,中国早在元代就有用蚕丝和棉花打造护甲的尝试,近日蚕丝又一次被中国科学家选中,用以制作防护装备。在我们的印象中蚕丝坚固程度并不是很高,但科学家发现,蚕丝的强度随家蚕头部运动轨迹的不同而变化,只要设法控制家蚕吐丝时头部的运动方式,就能得到强度更高的蚕丝。
总之,自古以来随着科技水平的提升,武器也进行着迭代创新,迫使防护装备不断升级以适应战场环境,这场矛与盾的交锋何时能够分出胜负?
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