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受阅官兵:那一身戎装上的专利
2017-08-10 10:45  刘兴华   来源:中国知识产权报 

  新闻背景:7月30日上午,庆祝中国人民解放军建军90周年阅兵在朱日和联合训练基地隆重举行。这是中国人民解放军首次以庆祝建军节为主题的盛大阅兵,是野战化、实战化的沙场点兵,是人民军队整体性、革命性变革后的全新亮相。除了军事装备,如今中国人民解放军穿戴的军需装备也大大提高了作战人员的战场生存能力。笔者从专利的视角,对我国最新的军需装备成果一探究竟。

  近年来,我国军事装备的发展突飞猛进,国产5代战机入列,国产航母下水,军用无人机远销海外。与此同时,解放军单兵军需装备也得到了长足的发展,以中国人民解放军总后勤部军需装备研究所为代表的军需装备研究机构长期从事装备研发工作,推出了一款款先进的产品。

  头盔:刀枪不入

  从冷兵器时代到热兵器时代,从传统战争到现代化战争,头盔一直是战士们的必备防具。不管是古代的盔甲,还是如今的防弹头盔,其追求的目标都是无锐不防、轻质高强。中国人民解放军过去长期采用钢盔保障头部安全,但存在重量大、不够舒适的弊病,直到1999年大阅兵上国产芳纶头盔才第一次亮相。

  北京市国防军需科技开发部于1997年提交的专利申请记载了芳纶头盔的制备方法(专利申请号:CN97115106.7)。该技术利用一条循环运行的涂胶带挂胶后与芳纶布带合并,经加热后将树脂转移到芳纶布带形成坯料,多层坯料叠放在一起经成型模具加压加热制备成头盔。该工艺中,树脂不会侵入芳纶布组织内,防止了芳纶布变脆。这种头盔对五四式手枪在5米射距的抗弹率达到100%,防弹效果优于国产GK80钢盔,并且还具有重量轻、佩戴舒适的优势。

  新时期,在科研人员的努力下,用于军用头盔的轻质高强材料和制备工艺不断出现。如一件专利申请(专利申请号:CN201210052047.3)提供了一种超高分子质量聚乙烯/纳米二硫化钨复合纤维,纤维中引入具有球形嵌套中空结构的类富勒烯纳米二硫化钨,大大提高了对冲击波的吸收能力。这种复合纤维具有极好的抗冲击和减震性能,拉伸强度达到2.3GPa,非常适合防弹头盔的制备。一件专利申请(专利申请号:CN201210078324.8)提供了一种超高分子质量聚乙烯/石墨烯复合纤维,引入石墨烯这种高强材料来提高纤维机械性能,使拉伸强度达到2.5GPa,拉伸模量达到130GPa。另外,在纤维编织工艺的技术上,一件专利申请(专利申请号:CN201210168408.0)采用先进的多轴向经编技术来编织高性能纤维,得到适用于防弹头盔的抗冲击材料。该技术得到的编织物由于没有经纬向纱线的弯曲,有利于冲击能量的快速传播,捆绑纱线提高了织物层间性能,使能量在单层平面和纵向两个方向传播,有效提高了织物的抗冲击性能。

  除了对头盔材料性能的改进,国防科学技术大学的科研人员还通过结构设计提高防弹头盔的防弹效果。一件专利申请(专利申请号:CN201710341597.X)公开了一种高效防弹头盔,在硬质内壳外部设置柔性部件和薄片,子弹击中最外侧薄片后压缩柔性部件使薄片发生偏转,子弹由正侵彻变为斜侵彻使子弹滑溅,降低了杀伤力。在研制先进头盔的道路上,我国军方研究人员一次次用充满创造力的设计,在流弹横飞的战场上竭力保护着解放军战士的生命安全。

  军服:隐蔽无形

  现代战争中,军服的根本作用是适应特殊作战环境,有利于作战。在夜间作战时,红外侦测技术可收集近红外和红外辐射,再通过热成像实现对目标的侦查。要想不易被红外侦测,需使目标的发射率与周围环境相似,低发射率涂料便在军服上有了用武之地。

  氧化锌共掺杂镓铝粉体是一种具有低发射率的半导体材料,如一件专利申请(专利申请号:CN201210144467.4)采用纳米尺寸的氧化锌共掺杂镓铝粉体作为填料用于制备红外隐身材料。涂覆该涂料的军服在红外波段下发射率最低可达0.5,能够兼容可见光、近红外和红外的多光谱隐身,并且不影响舒适性。随着红外低发射率绿色隐身涂料(专利申请号:CN201310248696.5)和红外低发射率土黄色隐身涂料(专利申请号:CN201310250312.3)的出现,适用丛林作战的绿色迷彩和适用沙漠作战的土黄色迷彩均可具备红外隐身能力,大大提高了我军战士在不同战场环境下的生存能力。

  除了红外隐身,军服在可见光条件下的隐蔽也是各国争相研发的技术领域。迷彩服通过多色块合理搭配破坏衣服整体的轮廓,将整体色调融合于背景,从而达到伪装隐蔽效果。但周围环境色调若发生变化,迷彩服便失去了伪装效果。为了克服这一难题,中国人民解放军总后勤部军需装备研究所研制了反射型电致变色器件的变色迷彩(专利申请号:CN201520896012.7),利用电致变色器件技术,使电致变色高聚物PANI或聚吡咯在不同的低电位下呈现不同的颜色。比如,聚吡咯可实现颜色从全还原态的黄色变到掺杂部分氧化态的绿色、未掺杂部分氧化态的蓝色,以及全氧化态的紫色。该技术首先制备导电迷彩织物电极、普通织物电极、含胶质的凝胶/固态电解质,再将电致变色高聚物PANI涂敷于普通织物电极上作为对电极,与导电迷彩织物电极叠合,最后将电致变色高聚物和含胶质的固态电解质涂敷于需要变色的迷彩电极织物主斑块上,并使液态电解质包裹电致变色高聚物且渗入织物下方固化,形成有效连接。对电极与导电迷彩织物电极与电源连接后,在±1.5伏电压范围内可在5秒内实现变色。解放军战士若身着变色迷彩,可在复杂野战环境下迅速实现伪装隐蔽,在大区域作战、特种作战等方面具有重要的实战价值。

  战靴:无惧荆棘

  解放军战士上山下海,水里来火里去,草原丛林、湿地沙漠无所不入,一双结实、舒适的战靴十分重要。为满足复杂野战环境中的战斗需要,抗穿刺是作战靴最基本的要求。

  早在2001年,中国人民解放军总后勤部军需装备研究所就研发出了一种复合耐穿刺鞋底(专利号:ZL01218244.3)。这一耐穿刺鞋底由多层高强织物压贴而成,织物间复合有橡胶薄膜,再经硫化处理制得。采用芳纶织物复合的鞋底三层即可达到1300牛顿的抗刺穿性,并具有良好韧性。而后,研发人员又对该技术进一步优化,使用热压技术研发了抗穿刺大于1500牛顿的鞋底,得到一种叠层复合抗刺穿鞋中底(专利申请号:CN200810084971.3)。在一件专利申请(专利申请号:CN201310399986.X)中,发泡EVA中低、抗穿刺中间布层和橡胶外底通过热压贴合成整体。相比原来的模压工艺成型技术,该技术进一步提高了的鞋底缓冲性和舒适性。科研人员长久以来的创新和积累,使作战靴的抗穿刺能力不断提高,并兼顾了舒适性。

  战士们的作战环境复杂而恶劣,对作战靴的耐磨性、弹性恢复性等指标提出了极高的要求。如一件专利申请(专利申请号:CN201610313396.4)公开了一种轻质耐磨的作战靴。该作战靴使用聚氨酯中底和橡胶大底。聚氨酯材料耐磨耐折轻质,还能实现牢固的帮底结合,即使在零下15℃环境下也可保证折10万次不裂,压缩变形率仅为9.4%,远低于20%的标准指标要求。一件专利申请(专利申请号:CN201610005207.7)公开的防护靴还包括橡塑材料制备的腰窝支撑件,与橡胶外底粘合,能提供给鞋靴硬支撑及优异的耐磨性。科研人员通过制备高性能材料,得到高质量的战靴,这类战靴能够无惧荆棘和岩石,满足了作战人员高强度训练和作战对鞋的需求。

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