1。1  本课题研究目的及意义From+优`尔^文W网wWw.YouErw.com 加QQ75201^8766

纵观历史，从原始人利用兽皮护体驱寒，到古代战场上士兵穿戴甲胄保护自己减少伤害，再到现在人们发明出防弹衣使我们免受子弹的威胁，我们一直出于各种目的利用不同的材料进行自身防护。

随着我国国力的增强，我国在国内外反恐维和及其他活动中承担着越来越大的责任，如何通过技术创新与发展使军队和警察在面对枪弹、匕首等多种威胁实施有效的防护手段成为了我国当前装甲材料发展所面临的一个亟待解决的重要课题。古战场士兵穿戴盔甲来保护自身，但是由于盔甲为金属制成，故穿戴不易、行动笨拙。而如今，作为一种重要的个体防护工具，防弹衣经历了由硬质阶段到软质阶段的过渡[1]。硬质防弹衣的原材料主要为特种钢、铝合金等金属或陶瓷等非金属，由于材料厚重，质地较硬，大大限制了人体活动[2]。因此，既具备良好的防护性能又具有穿戴灵活性、柔韧性的“液体装甲”应运而生。这类装甲分为两类，一类是电流变液（ER）和磁流变液（MR）。在外加强电场或强磁场的作用下，内粘度和屈服应力短时间(毫秒级)内会增大几个数量级，呈现类固体特性[3]。通过改变控制电场或磁场电流改变材料的粘度特征以适应外界不同的情况，这种现象使电流变材料和磁流变材料在减振器等阻尼设备和应力传递设备中有着广泛的应用[4,5]。另一类即剪切增稠液（STF），在外加强应力场下，也表现出粘度大幅度增加的现象。故其在抗冲击、减震领域亦有潜在的应用[6]。但区别于电流变液和磁流变液是，STF在工作时无需外部激励电场或磁场，只需在应力场下便能产生增稠效应，使其阻尼设备结构简单化，很大地拓宽了其应用领域。综上所述，剪切增稠流体复合高性能织物在防护材料领域有着极高的研究价值。

按照剪切增稠流体的发展趋势和柔性防护材料的要求，以前人研究成果为基础，通过改变实验原料的参数制备剪切增稠流体，然后浸渍高性能纤维织物以获得剪切增稠流体/高性能纤维柔性防护材料，并利用穿刺实验分析其防刺性能。

1。2剪切增稠流体（STF）简介

1。2。1剪切增稠流体

1938年，Freundlich和Roder两人研究硬球型分散液时，发现了粘度随剪切应力或者剪切速率的增大而显著增加的现象[7]，这就是剪切增稠现象的第一次发现。后来人们把能产生这种现象的流体叫做剪切增稠流体，即STF（Shear thickening fluid）[8]。

剪切增稠(Shear Thickening)是一种可逆的非牛顿流体行为，常在高浓度分散体系中发现，体系粘度随剪切速率增加而表现出几个数量级的上升；当剪切速率下降，粘度又迅速降低恢复为原状。研究人员利用这种特性，将其与高性能织物复合，正常情况下不会影响防护服的柔韧性，而在受到攻击时，STF发生增稠，变成类固态的物质，提升材料的防护能力。

图1。1  浓悬浮液流变行为的变化

剪切增稠流体是一种由分散相粒子和分散介质混合而成的非牛顿流体。分散相粒子通常选用SiO2、Al2O3、TiO2等无机粒子,也可以选用聚苯乙烯(PS)、其他乳液聚合物等有机粒子。颗粒形状多种多样，有球状、片状、棒状、针状等，颗粒粒径一般介于十几纳米到几百纳米之间，不宜为微米级别，否则无法形成稳定的分散体系。分散介质一般采用化学性质稳定、无毒无污染的液体，例如乙醇、水、部分无机物的盐溶液(氯化钠溶液)等，也可选用部分低聚物，如乙二醇、聚丙二醇等。颗粒和分散介质之间通过物理结合或者化学结合形成稳定的悬浮液或者胶体分散体系，结合方式包括电荷作用、氢键作用、布朗运动等。论文网