小學堂#9【淺談抗彈的原理與作用】

在和各位提過抗彈防護的效果後，現在讓我們來簡單地看一下，達成防護效果背後的作用與原理是甚麼？

眾所周知的，子彈造成殺傷的三大關鍵效應在於：

1.對人體組織的破壞與擠壓
2.因為子彈的動能壓力在身體組織形成腔室
3.物理動能帶來的震波破壞組織與血管系統

而抗彈防護的材料，則要在這三項效應發揮並造成傷害前，達到：

A.吸收子彈動能並重新分散衝擊能量
B.減緩或阻擋彈頭和破片的貫穿威力這兩項效果。

攔住彈頭的過程

彈頭擊中板子後，被打中的區域會開始破壞子彈的構型；抗彈材料則同時吸收貫穿的能量。隨著能量降低，彈頭持續解體，速度也不斷減緩，以減少人體受到的鈍傷程度，最後讓原本具殺傷力的彈頭和破片，被截停並卡在抗彈材料當中。

抗彈裝備使用的材料與設計，應該要能將彈頭的動能悉數為材料總成所吸收，以免使用者身體受到傷害為考量。

吸收能量後的反應

能量的吸收是藉由對彈頭的延伸、壓縮或破壞，來快速地轉換並分散其動能。當子彈擊中材料後，會產生縱向與橫向的能量波，自撞擊點向外擴散；而抗彈材料內的纖維，會沿著被撞擊產生的平面，來逐層吸收進而分散從彈頭轉移到背心(或任何其他防護裝備)上的動能，使彈頭變形、減速最後停止。

值得一提的是，彈頭能量所形成的張力波，會以相當高的速度，通過防護材料(最高可達900m/s)。假使它擊中的是硬式，如金屬等材質的抗彈板，衝擊的動能除了被吸收以外，部分的彈體還可能形成破片以殺傷人員！

在撞擊後，當張力波造成的這類應力，超過逐層防護材料所能承受的範圍後，纖維將會斷裂，並形成一個接近錐型的凹陷。；而這個凹陷的範圍與深度將會隨著時間增加，直到彈頭停下為止。為了保護人體，抗彈系統在吸收衝擊力後，只能產生一定深度的凹陷，以免對人體造成挫傷 (blunttrauma)，以美國司法學院NIJ的標準為例，這樣的凹陷不能超過44mm。

未來的展望

隨著技術的演進，近來的抗彈背心已經集中在使用包含奈米碳管在內的複合材料，以便在減輕重量的同時，能夠增進對於高初速彈頭的防護力，甚至整合通訊與電力等其他功能。未來更先進的抗彈背心應該要能維持輕量化，並減少其重量，在增進其戰術機動力的同時，還要能兼顧人員生理在面對高溫和負重時的舒適性。