在現代國防軍事領域中，對防護服裝的要求不再是單純的抵御氣候變化的影響，在防彈防刺、防電磁輻射、調節溫度、抗菌除臭等方面都有了更高的要求。而隨著紡織科技的發展，各國研制出了大量高性能新型纖維，以適應這些需求。本文介紹了其中幾種可廣泛應用于軍事防護服裝領域的新型纖維及其性能特征。

關鍵詞：新型纖維；軍事；防護服裝

1 引言

“受世界金融危機的影響，全球化纖的生產量首次出現了自1982年以來的負增長，但我們要看到，世界高性能纖維的不斷創新卻為化纖業的發展帶來了勃勃生機?！边@是在第十五屆中國國際化纖會議創新與升級分論壇上傳出的聲音。在各行各業普遍遭受金融危機影響時，世界主要高性能纖維生產廠家卻靠技術創新提高生產效率、降低成本和開發新品種，需求增長勢頭基本保持在兩位數。

大量具有高性能的新型纖維的誕生，不僅滿足了服用紡織品對纖維性能的要求，同時也在產業用紡織品領域作出了巨大貢獻。

2 紡織科技在軍事領域中的應用

紡織軍事工業是為軍事工業和部隊武器裝備配套的紡織工業，簡稱紡織軍工，屬于產業用紡織品的一部分。在為軍工配套的半個多世紀的發展中，我國紡織軍工走過了由仿制到研制和自主開發的過程，為國防建設作出了重大貢獻。不論是上世紀60年代“兩彈一星”的上天，還是當今的衛星發射成功，紡織業已經形成了管理嚴格有100多家企事業單位組成的紡織軍工配套科研生產制造體系，軍需紡織品涉及綢、布、繩、帶、線、化纖、特種防護材料和碳\碳復合材料等眾多領域。

伊拉克戰爭給特種紡織品提出的更高要求就是，面料和服裝要加快功能性的延伸性，要保證部隊的作戰力和士兵的生存能力，要及時追蹤國防裝備前沿動態，不斷根據部隊作戰的要求開發出適合部隊需要的多種產品，為國防發展提供更多的保障，是產業用紡織品行業義不容辭的責任。

隨著以人為本、提高自我防護理念的日益深入人心，個體防護裝備的研制和開發也正在快速發展，新技術、新材料在防護裝備上的應用愈來愈多。

3 紡織品應用在軍事防護服裝領域中所需具有的性能

以前，軍用作戰服主要是為士兵抵御風、雪、雨、嚴寒、酷暑等惡劣天氣的影響，現在的作戰服，除了具有美觀、防寒御冷、調溫、調濕、調氣等特點，以保證人員在各種氣候條件下作戰以外，還要具有防火、防彈、防偵視、偽裝性能以及最大限度地抵御常規戰爭及核、生物和化學戰爭危險的性能^[1]。

現代高技術戰場中的新型常規武器、核生化武器和新概念武器給士兵帶來的傷害日益嚴重。此外高溫、高濕、低溫、低氣壓、強紫外線、風霜雨雪、蚊叮蟲咬、致病細菌真菌沾染等環境因素也對軍人構成威脅。戰場防護服裝是軍人與各種傷害因素之間的最后一道防線。除了防彈衣、防化服、導彈推進劑防護服、核生化沾染防護服、防酸防堿工作服等特種專用防護服裝之外，通用戰場防護服裝和通用工作服也應具備阻燃、迷彩偽裝、防靜電、防電磁輻射、抗油拒水、防水透濕、防紫外線、耐臟防污、抗菌防臭、極端環境防護等防護效能或者根據具體的使用崗位兼具幾種必要的功能^[2-3]。

4 幾種可應用于軍事領域的新型纖維

4.1 芳綸

芳綸作為一種新型的高性能纖維，其杰出的物理化學性能越來越受到重視，隨著中國環保和勞保政策的推進，芳綸在許多行業有著廣闊的應用前景。高性能芳綸纖維是一種高強度、高模量、低密度和耐磨性好的高科技纖維，它是第一個高價值且至今仍在大量生產和使用的高性能纖維品種。

芳綸1414外觀呈金黃色，貌似閃亮的金屬絲線，實際上是由剛性長分子構成的液晶態聚合物。由于其分子鏈沿長度方向高度取向，并且具有極強的鏈間結合力，從而賦予纖維空前的高強度、高模量和耐高溫特性、耐酸耐堿、重量輕等優良性能。芳綸1414的強度是優質鋼材的5至6倍，模量是鋼材或玻璃纖維的2至3倍，韌性是鋼材的2倍，而重量僅為鋼材的1/2。芳綸1414的連續使用溫度范圍極寬，在—196℃～204℃范圍內可長期正常運行。

在150℃下的收縮率為0，在560℃的高溫下不分解、不熔化，其耐熱性更勝間位芳綸一籌，且具有良好的絕緣性和抗腐蝕性，生命周期很長，因而贏得“合成鋼絲”的美譽。芳綸的問世被認為是材料界發展的一個重要里程碑。

芳綸首先被應用于國防軍工等尖端領域。為適應現代戰爭及反恐的需要，美、俄、英、德、法、以、意等許多國家軍警的防彈衣、防彈頭盔、防刺防割服、排爆服、高強度降落傘、防彈車體、裝甲板等均大量采用了芳綸^[4-5]。

4.2 高性能超高強聚乙烯纖維

超高分子量聚乙烯纖維，又稱高強高模聚乙烯纖維，是目前世界上比強度和比模量最高的纖維，其分子量在100萬～500萬的聚乙烯所紡出的纖維。當今世界三大高性能纖維是：芳綸、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維，芳綸纖維的比強度和比模量是鋼鐵的10倍，而超高分子量聚乙烯纖維的強度又高出芳綸纖維1.5倍左右。

4.2.1 特殊性能

1.高比強度，高比模量。比強度是同等截面鋼絲的10多倍，比模量僅次于特級碳纖維。

2.纖維密度低，密度是0.97g/cm³，可浮于水面。

3.斷裂伸長低、斷裂功大，具有很強的吸收能量的能力，因而具有突出的抗沖擊性和抗切割性。

4.抗紫外線輻射，防中子和γ射線，比能量吸收高、介電常數低、電磁波透射率高。

5.耐化學腐蝕、耐磨性、有較長的撓曲壽命。

4.2.2 應用

超高分子量聚乙烯纖維具有眾多的優異特性，在現代化戰爭和航空、航天、海域防御裝備等領域發揮著舉足輕重的作用。由于該纖維的耐沖擊性能好，比能量吸收大，在軍事上可以制成防護衣料、頭盔、防彈材料，如直升機等的裝甲防護板、防彈衣、防刺衣等，其中以防彈衣的應用最為引人注目。它具有輕柔的優點，防彈效果優于芳綸，現已成為占領美國防彈背心市場的主要纖維。國外用該纖維增強的樹脂復合材料制成的防彈防暴頭盔已成為鋼盔和芳綸增強的復合材料頭盔的替代品^[6]。

4.3 碳纖維

碳纖維是含碳量90%以上的纖維狀碳材料。它具有高比強度（抗拉強度／密度）、高比模量（彈性模量／密度）、耐高溫和低溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱、熱膨脹系數為很小的負數等一系列的優異性能，既可作為結構材料承載負荷，又可作為功能材料發揮作用。由于碳纖維的強度比鋼大，相對密度比鋁還輕，并且具有上述電學、熱學和力學性能，在現代科學技術、現代工業和現代國防的發展中起著重要作用。

4.3.1 應用于防彈防刺

劍橋大學研究人員研制出一種新型碳纖維，可織成用于軍事和執法方面配備的超級防彈背心。研究人員稱，他們的這種新材料比目前用來制造防彈背心的纖維更強，更結實。這種很輕的纖維由數以千計的小碳納米管組成，現在已經開始顯示出令人興奮的功能。

碳納米管為空石墨圓柱體，只有一個原子厚度。新材料由劍橋大學材料科學和冶金系研制的。溫德勒教授說：“這些納米管纖維有多種性能，可織成布匹，或者合成化工材料制成超強產品?！睂Ψ缽棻承亩?，織物中纖維的強度是一項臨界參數。應變造成的損壞，也就是說這種材料在損壞之前能擴展到什么程度是另一項臨界參數。劍橋大學制成的這種纖維非常結實，重量輕，擅長在高速運行中吸收能量。

4.3.2 應用于防電磁輻射

碳纖維具有密度小(1.5g/cm³～1.8g/cm³)，直徑細(5μm～7μm)，高強、高模，化學穩定性好等優點，普通的碳纖維可以借助特殊的工藝處理方法，通過改善碳纖維的電磁性能而使屏蔽效能得到提高。這些方法包括在碳纖維表面包覆金屬、鍍覆SiC、沉積石墨碳粒，以及將碳纖維原料與其他的成分混合制成復合碳纖維等，其中碳纖維表面沉積或鍍覆碳?；騍iC膜是碳纖維電磁改性的常用方法。德國BASF公司曾研制成功一種表面鍍有SiC的碳纖維，在電磁輻射頻率為500MHz時，屏蔽效能可達48dB。日本崎阜大學元島棲二教授等研制的螺旋碳纖維Carbon microcoil在較寬頻段內有較高吸收率。國外曾報道過，通過一定的工藝，可將鐵系金屬粉末混入碳纖維、SiC纖維中制備復合材料。該復合材料可用于電磁屏蔽方面，而且其復合纖維質地柔軟、強度高，可交織成各種復雜的形狀[7]。

4.4 蛛絲纖維

蜘蛛絲是一種高分子蛋白纖維，具有其他纖維不可比擬的強度大、彈性好、柔軟、質輕、抗斷裂、耐紫外線等優點，并且可生物降解和回收，不會對環境造成污染，是生產綠色織物優異的紡織材料。蜘蛛絲優異的機械性能和特殊的理化性質已引起世界各國研究人員的關注。隨著生物技術的發展，蜘蛛絲的開發生產取得了突破，使其在紡織、軍事、航天航空、組織工程等領域有著廣闊的應用前景。

蜘蛛絲是目前世界上最堅韌且具有彈性的纖維之一。蜘蛛絲人工生產的方法有三，一是蠶吐蜘蛛絲：此法利用轉基因技術中“電穿孔”的方法，將蜘蛛“牽引絲”部分的基因注入只有半粒芝麻大的蠶卵中，使培育出的家蠶分泌出含有“牽引絲”蛋白的蜘蛛絲。二是牛羊乳蜘蛛絲：將能產生蜘蛛絲蛋白的合成基因移植給某些哺乳動物如山羊、奶牛等，從其所產生的乳液中提取一種特殊的蛋白質，可用來生產有“生物鋼”之稱的光纖，其性能類似于蜘蛛絲。三是微生物吐絲：此法是將蜘蛛絲基因轉移到能在大培養容器里生長的細菌上，通過細菌發酵的方法來獲得蜘蛛絲蛋白質，再把這種蛋白質從微孔中擠出，就可得到極細的絲線[8]。

由于蜘蛛絲不僅具備強度大、彈性好、柔軟、質輕等優良性能，而且有目前的材料所不及的透氣性，另外蜘蛛絲的超級伸長能力使它斷裂時需要吸收更多的能量，理論上可以使射彈更有效地減速，使它用于防彈衣，會起到極好的消力作用，對破碎作用是一種很大的障礙，因此非常適合防彈衣的制造，也可以用于制造坦克和飛機的裝甲，以及軍事建筑物的“防彈衣”等。

蜘蛛絲的強度高、韌性大和一定的熱穩定性，在極高溫度下才會分解，可用于做降落傘布、降落傘索、降落傘綢，這種降落傘重量輕、防纏繞、展開力強大、抗風性能佳，堅牢耐用。蜘蛛絲還可用于織造太空服等高強度材料^[9]。

4.5 銀纖維

銀與人體健康有密切關系，很早以前祖先們就將銀用于制作首飾、硬幣和餐具，用銀制品來保存水和食物以防腐爛變質。到了中世紀，人們常常用銀箔敷裹傷口，預防潰爛。第一次世界大戰時，人們用銀線縫合傷口，以防止交叉感染。中國蒙古族牧民亦習慣用銀壺盛放馬奶而防止其變質。近年來利用現代科技人們將金屬銀應用于紡織物中，創造出銀纖維及銀纖維織物。銀纖維作為一種高性能功能纖維，其獨特的抗菌除臭、防電磁波輻射、抗靜電、調節體溫等功能受人矚目，現已應用于保健服、內衣、家紡、醫療手術服、體育、部隊裝備等領域^[10]。

4.5.1 銀纖維的性能特征

4.5.1.1 調節體溫

銀的熱傳導性在所有金屬中最突出。假設銀的熱傳導性為100，則金是53.2，鐵是11.6，白金為8.2等。銀纖維能迅速將皮膚上的溫度傳導散發，以降低體溫，達到涼爽的感覺：在寒冷的天氣里，人體毛細孔收縮不再大量排汗，轉而發射輻射能來調節體溫。體溫流失均因輻射效應，而銀是最有效的儲存及反射材質，可將輻射能儲存或反射回身體，以產生最佳的保暖效果。醫療保健借由“銀”快速傳導的特性，可促進血液循環，消除或顯著減輕疲勞感。

4.5.1.2 抗菌除臭

細菌滋生會讓身體產生臭味，而銀纖維表面的銀離子能非常迅速將阿摩尼亞及變質的蛋白質吸附其上而降低或消除臭味，達到防霉除臭。抗菌金屬銀殺菌的機理就是阻斷細菌的生理過程。在溫暖潮濕的環境里，銀離子具有非常高的生物活性，這意味著銀離子極易同其他物質相結合，使得細菌細胞膜內外的蛋白質凝固，從而阻斷細菌細胞的呼吸和繁殖過程。環境越溫暖潮濕，銀離子的活性就越強。經測試銀纖維能于1h內抵制99.9%暴露于表面的細菌。而大部分其他抗菌產品經測試48h后仍無法達到相同的效果。而且一般的抗生素平均只能對6種病菌起到作用，但銀能消滅650種病菌。此外，銀離子還能削弱病菌體內有活力作用的酵素，因而能夠防止副作用和病菌的耐性強化，從根本上控制病菌的繁殖。由于銀纖維是將銀和纖維緊密聚合而成，因而，其抗菌效果具有永久性，且不會因時間及洗滌而遞減，即使經洗滌250次后，其抗菌功能仍然絲毫沒降低。

4.5.1.3 抗靜電

因銀的高度導電性，抗5000V靜電，具有電磁屏蔽功能，只要少量的銀纖維存在衣物上，將迅速消除因摩擦所產生的靜電，使產品具有無靜電的舒適感，因此銀纖維可以快速且有效率地把電傳導出去，并可保護人體免受電磁波侵害。

4.5.1.4 防電磁波輻射

鍍銀纖維織造成的織物質地輕薄、柔軟、透氣、耐蝕、抗菌，防電磁輻射安全可靠，在電磁輻射頻率0.15MHz～20GHz范圍內的屏蔽效能達到60dB以上，廣泛地應用到帶電作業服、電磁輻射防護服、電磁彈防護材料領域中。

4.5.2 生產及開發

傳統的銀纖維材料均采用外鍍工藝，表面銀材料——納米銀容易脫落，降低銀材料抗菌效果（特別是洗滌后效果會大大降低），還會造成污染。新開發生產的銀纖維以“濺鍍”技術將“納米銀”織入紗線將銀和纖維緊密聚合而成，具有永久性，并且生產過程中不會產生污水，因此，不會污染環境，避免了傳統銀纖維的缺點。而且，其效果不會隨時間及洗滌而遞減。目前銀纖維已有涂銀尼龍長絲、超細纖維、短纖維和織物等產品。可生產電磁屏蔽件、屏蔽服、飛機隱蔽篷布、屏蔽帳篷，銀纖維特種織品還可裝備特種部隊^[11]。

4.6 漢麻

漢麻是具有自主知識產權的新型纖維資源，漢麻的綜合應用研究預示著“新一代的纖維革命”。漢麻纖維獨特的吸濕、透氣、防霉、抑菌、抗輻射等功能，對人體健康極有裨益。在人們追求健康環保生活品質的今天，漢麻的誕生是人類發展過程中一次富有里程碑意義的產業進步。作為一種新材料，漢麻以其優異的防霉抑菌、吸收紫外線、吸濕放濕快、懸垂性好、阻燃、舒爽、無一般麻織物的刺癢感等優異性能在防護裝備中展露端倪。

4.6.1 優異的導濕快干性和良好的抗靜電性

漢麻纖維是親水性纖維，纖維單絲纖度細，分子結構多棱狀，較松散，有螺旋線紋，細胞呈交織網狀結構，表面縱向分布著裂縫和孔洞，并通過毛細管道與中腔連通，此種結構使漢麻纖維具有較多的毛細管道，能夠迅速轉移和擴散織物內的水分和水汽，使織物具有卓越的吸濕透氣性能。據測算，穿著漢麻服裝與棉織物相比，可使人體感覺溫度低5℃左右，與化纖織物比就更覺涼爽了，即使在氣溫高達38 ℃及以上的酷暑，也不會覺得熱不可耐。所以，漢麻產品能在稍有汗和大量出汗時，保持穿著的舒適性，與現在開發的吸濕快干類面料較多采用的四溝槽滌綸長絲類交織產品相比，仍具有較大的優勢。

漢麻纖維分子結構穩定，分子排列的取向度好，產生靜電能力極低。加之吸濕能力好，能夠避免靜電積聚。據檢驗，漢麻與棉、絲、化纖等纖維相比，在空氣中摩擦產生的靜電最低。因此，漢麻防護用品能夠避免靜電給人體造成的危害。

4.6.2 優良的抗紫外性

人體適當接受紫外線照射對健康是有利的，但當人體皮膚經受過量紫外線輻射后，會產生黑斑、紅斑、水皰、灼傷等。醫學研究表明：紫外線能損傷皮膚細胞，甚至會使皮膚致癌。漢麻纖維有著優良的抗紫外性，當紫外線照射到漢麻纖維上時，一部分形成多層折射被吸收，大部分形成漫反射，使漢麻織物具有很好的防紫外線輻射的功能。漢麻天然抗菌、防蟲、防蛀性又使防護服為人體增加一道保護屏障。

4.6.3 滅菌除臭性能

漢麻纖維的細長中腔內富含氧氣，使得在無氧條件下才能生存的厭氧菌無法生存，并且漢麻纖維含有漢麻酚類物質?？茖W試驗證明：漢麻酚類物質對金黃葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌等有明顯的殺滅和抑制作用。

4.6.4 耐高溫、耐腐蝕和獨特的消音吸波性能

漢麻纖維中的纖維素的分解溫度在300℃～400℃之間，在200℃以內或在200℃受熱時間小于30min，纖維強力可以保持在80%以上。漢麻纖維中的纖維素成分有很好的耐海水腐蝕性能，脫膠漢麻經海水浸泡后纖維表面以及強力沒有明顯的變化，海水浸泡對漢麻纖維結構無不良影響，并且漢麻纖維的耐海水腐蝕性能要優于苧麻纖維和亞麻纖維，因此漢麻纖維適合用于海上防護用品的開發以及各種特殊需要的工作服^[12-13]。

漢麻在歷史上曾經是人類所需要的纖維和食品的一個最重要的來源，對航海、軍事、經濟和社會發展作出了不可磨滅的巨大貢獻。作為一種傳統而又具有新意的天然可再生資源，開發漢麻產業不僅可以促進工農業一體化可持續發展，而且還可實現特色農業與現代造紙、紡織、食品、醫藥、化工、新材料等其他行業技術相互融合和嫁接；漢麻的產品應用范圍將廣泛滲透到工業、農業、軍工、食品、醫藥衛生、建筑等領域及人們的衣食住行等方方面面，潛在市場和產業發展空間巨大^[14]。

5 結語

在產業用紡織品中，軍事用紡織品所占比例并不大，但是，對于軍隊來說，紡織品卻具有舉足輕重的作用，是僅次于鋼鐵材料的第二大軍需裝備品，是保證戰斗力的基礎。

針對現代戰爭的特點，我國的特種紡織品領域雖然取得了長足的進步，但在某些領域仍有一定的距離。對此，總后某軍需研究所專業人士分析認為，隨著現代戰爭向高科技方向發展的趨勢，降低戰爭傷亡率，提高士兵防御能力，保存部隊戰斗力就顯得更加迫切。

紡織行業應該根據國防發展提供更多的自主原創的新纖維、新材料，隨著全球經濟的發展，部隊的國際化進程也在加快，相信紡織行業會給國防需要提供更多更好的軍用材料。