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受閱官兵:那一身戎裝上的專利

來源:中國知識產權報/中國知識產權資訊網發布時間:2017-08-11瀏覽次數:276

       新聞背景:7月30日上午,慶祝中國人民解放軍建軍90周年閱兵在朱日和聯合訓練基地隆重舉行。這是中國人民解放軍首次以慶祝建軍節為主題的盛大閱兵,是野戰化、實戰化的沙場點兵,是人民軍隊整體性、革命性變革后的全新亮相。除了軍事裝備,如今中國人民解放軍穿戴的軍需裝備也大大提高了作戰人員的戰場生存能力。筆者從專利的視角,對我國最新的軍需裝備成果一探究竟。

       近年來,我國軍事裝備的發展突飛猛進,國產5代戰機入列,國產航母下水,軍用無人機遠銷海外。與此同時,解放軍單兵軍需裝備也得到了長足的發展,以中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所為代表的軍需裝備研究機構長期從事裝備研發工作,推出了一款款先進的產品。

       頭盔:刀槍不入

       從冷兵器時代到熱兵器時代,從傳統戰爭到現代化戰爭,頭盔一直是戰士們的必備防具。不管是古代的盔甲,還是如今的防彈頭盔,其追求的目標都是無銳不防、輕質高強。中國人民解放軍過去長期采用鋼盔保障頭部安全,但存在重量大、不夠舒適的弊病,直到1999年大閱兵上國產芳綸頭盔才第一次亮相。

       北京市國防軍需科技開發部于1997年提交的專利申請記載了芳綸頭盔的制備方法(專利申請號:CN97115106.7)。該技術利用一條循環運行的涂膠帶掛膠后與芳綸布帶合并,經加熱后將樹脂轉移到芳綸布帶形成坯料,多層坯料疊放在一起經成型模具加壓加熱制備成頭盔。該工藝中,樹脂不會侵入芳綸布組織內,防止了芳綸布變脆。這種頭盔對五四式手槍在5米射距的抗彈率達到100%,防彈效果優于國產GK80鋼盔,并且還具有重量輕、佩戴舒適的優勢。

       新時期,在科研人員的努力下,用于軍用頭盔的輕質高強材料和制備工藝不斷出現。如一件專利申請(專利申請號:CN201210052047.3)提供了一種超高分子質量聚乙烯/納米二硫化鎢復合纖維,纖維中引入具有球形嵌套中空結構的類富勒烯納米二硫化鎢,大大提高了對沖擊波的吸收能力。這種復合纖維具有極好的抗沖擊和減震性能,拉伸強度達到2.3GPa,非常適合防彈頭盔的制備。一件專利申請(專利申請號:CN201210078324.8)提供了一種超高分子質量聚乙烯/石墨烯復合纖維,引入石墨烯這種高強材料來提高纖維機械性能,使拉伸強度達到2.5GPa,拉伸模量達到130GPa。另外,在纖維編織工藝的技術上,一件專利申請(專利申請號:CN201210168408.0)采用先進的多軸向經編技術來編織高性能纖維,得到適用于防彈頭盔的抗沖擊材料。該技術得到的編織物由于沒有經緯向紗線的彎曲,有利于沖擊能量的快速傳播,捆綁紗線提高了織物層間性能,使能量在單層平面和縱向兩個方向傳播,有效提高了織物的抗沖擊性能。

       除了對頭盔材料性能的改進,國防科學技術大學的科研人員還通過結構設計提高防彈頭盔的防彈效果。一件專利申請(專利申請號:CN201710341597.X)公開了一種高效防彈頭盔,在硬質內殼外部設置柔性部件和薄片,子彈擊中最外側薄片后壓縮柔性部件使薄片發生偏轉,子彈由正侵徹變為斜侵徹使子彈滑濺,降低了殺傷力。在研制先進頭盔的道路上,我國軍方研究人員一次次用充滿創造力的設計,在流彈橫飛的戰場上竭力保護著解放軍戰士的生命安全。

       軍服:隱蔽無形

       現代戰爭中,軍服的根本作用是適應特殊作戰環境,有利于作戰。在夜間作戰時,紅外偵測技術可收集近紅外和紅外輻射,再通過熱成像實現對目標的偵查。要想不易被紅外偵測,需使目標的發射率與周圍環境相似,低發射率涂料便在軍服上有了用武之地。

       氧化鋅共摻雜鎵鋁粉體是一種具有低發射率的半導體材料,如一件專利申請(專利申請號:CN201210144467.4)采用納米尺寸的氧化鋅共摻雜鎵鋁粉體作為填料用于制備紅外隱身材料。涂覆該涂料的軍服在紅外波段下發射率最低可達0.5,能夠兼容可見光、近紅外和紅外的多光譜隱身,并且不影響舒適性。隨著紅外低發射率綠色隱身涂料(專利申請號:CN201310248696.5)和紅外低發射率土黃色隱身涂料(專利申請號:CN201310250312.3)的出現,適用叢林作戰的綠色迷彩和適用沙漠作戰的土黃色迷彩均可具備紅外隱身能力,大大提高了我軍戰士在不同戰場環境下的生存能力。

       除了紅外隱身,軍服在可見光條件下的隱蔽也是各國爭相研發的技術領域。迷彩服通過多色塊合理搭配破壞衣服整體的輪廓,將整體色調融合于背景,從而達到偽裝隱蔽效果。但周圍環境色調若發生變化,迷彩服便失去了偽裝效果。為了克服這一難題,中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所研制了反射型電致變色器件的變色迷彩(專利申請號:CN201520896012.7),利用電致變色器件技術,使電致變色高聚物PANI或聚吡咯在不同的低電位下呈現不同的顏色。比如,聚吡咯可實現顏色從全還原態的黃色變到摻雜部分氧化態的綠色、未摻雜部分氧化態的藍色,以及全氧化態的紫色。該技術首先制備導電迷彩織物電極、普通織物電極、含膠質的凝膠/固態電解質,再將電致變色高聚物PANI涂敷于普通織物電極上作為對電極,與導電迷彩織物電極疊合,最后將電致變色高聚物和含膠質的固態電解質涂敷于需要變色的迷彩電極織物主斑塊上,并使液態電解質包裹電致變色高聚物且滲入織物下方固化,形成有效連接。對電極與導電迷彩織物電極與電源連接后,在±1.5伏電壓范圍內可在5秒內實現變色。解放軍戰士若身著變色迷彩,可在復雜野戰環境下迅速實現偽裝隱蔽,在大區域作戰、特種作戰等方面具有重要的實戰價值。

       戰靴:無懼荊棘

       解放軍戰士上山下海,水里來火里去,草原叢林、濕地沙漠無所不入,一雙結實、舒適的戰靴十分重要。為滿足復雜野戰環境中的戰斗需要,抗穿刺是作戰靴最基本的要求。

       早在2001年,中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所就研發出了一種復合耐穿刺鞋底(專利號:ZL01218244.3)。這一耐穿刺鞋底由多層高強織物壓貼而成,織物間復合有橡膠薄膜,再經硫化處理制得。采用芳綸織物復合的鞋底三層即可達到1300牛頓的抗刺穿性,并具有良好韌性。而后,研發人員又對該技術進一步優化,使用熱壓技術研發了抗穿刺大于1500牛頓的鞋底,得到一種疊層復合抗刺穿鞋中底(專利申請號:CN200810084971.3)。在一件專利申請(專利申請號:CN201310399986.X)中,發泡EVA中低、抗穿刺中間布層和橡膠外底通過熱壓貼合成整體。相比原來的模壓工藝成型技術,該技術進一步提高了的鞋底緩沖性和舒適性。科研人員長久以來的創新和積累,使作戰靴的抗穿刺能力不斷提高,并兼顧了舒適性。

       戰士們的作戰環境復雜而惡劣,對作戰靴的耐磨性、彈性恢復性等指標提出了極高的要求。如一件專利申請(專利申請號:CN201610313396.4)公開了一種輕質耐磨的作戰靴。該作戰靴使用聚氨酯中底和橡膠大底。聚氨酯材料耐磨耐折輕質,還能實現牢固的幫底結合,即使在零下15℃環境下也可保證折10萬次不裂,壓縮變形率僅為9.4%,遠低于20%的標準指標要求。一件專利申請(專利申請號:CN201610005207.7)公開的防護靴還包括橡塑材料制備的腰窩支撐件,與橡膠外底粘合,能提供給鞋靴硬支撐及優異的耐磨性。科研人員通過制備高性能材料,得到高質量的戰靴,這類戰靴能夠無懼荊棘和巖石,滿足了作戰人員高強度訓練和作戰對鞋的需求。(劉興華)
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