聚硼硅氧烷剪切增稠胶在防弹防爆领域的应用

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20251028.010

复合材料科学与工程 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (10): 68-72.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251028.010

聚硼硅氧烷剪切增稠胶在防弹防爆领域的应用

苏家凯^1,3, 蒋波^1,3*, 刘美娜^2,3, 戎智宗^1,3, 曹贻儒^1,3, 赵丽丽^1,3

1.山东南山智尚科技股份有限公司,龙口 265706;
2.烟台南山学院纺织与服装学院,龙口 265700;
3.烟台市功能性纤维及纺织品重点实验室,龙口 265700

收稿日期:2025-06-10 出版日期:2025-10-28 发布日期:2025-12-02
通讯作者: 蒋波(1978—),男,博士,工程师,研究方向为超高分子量聚乙烯纤维制造与改性,jiangbojh1997@163.com。
作者简介:苏家凯(1978—),男,学士,高级工程师,研究方向为高性能纤维及功能性纤维。

Application of polyborosiloxane shear-shickening gel in bulletproof and explosion-proof fields

SU Jiakai^1,3, JIANG Bo^1,3*, LIU Meina^2,3, RONG Zhizong^1,3, CAO Yiru^1,3, ZHAO Lili^1,3

1. Shandong Nanshan Zhishang Technology Co., Ltd., Longkou 265706, China;
2. School of Textile and Apparel, Yantai Nanshan University, Longkou 265700, China;
3. Yantai City Key laboratory of Functional fibers and textiles, Longkou 265700, China

Received:2025-06-10 Online:2025-10-28 Published:2025-12-02

摘要/Abstract

摘要： 聚硼硅氧烷剪切增稠胶(PBS-STG)是一种兼具剪切增稠特性和高稳定性的智能材料,其独特的动态交联网络结构使其在高速冲击下迅速硬化,有效吸收能量并分散冲击力,而在静态条件下保持柔软轻便的特性。本文系统分析了聚硼硅氧烷的分子结构及性能,以及防弹防爆的作用原理,并重点探讨其在防弹衣、防弹装甲、防爆玻璃、防爆服、防爆容器及盾牌等领域的应用现状。结合最新研究成果,本文还总结了当前技术瓶颈及未来发展方向,为高性能防护材料的研发提供参考。

关键词: 聚硼硅氧烷, 剪切增稠胶, 防弹防爆防护, 自修复, 能量吸收, 轻量化, 复合材料

Abstract: Polyborosiloxane shear-thickening gel (PBS-STG) is an intelligent material that combines shear-thickening properties with high stability. Its unique dynamic cross-linked network structure enables rapid hardening under high-speed impact, effectively absorbing energy and dispersing impact forces, while maintaining softness and lightweight characteristics under static conditions. This article systematically analyzes the molecular structure and properties of polyborosiloxane, as well as the principle of bulletproof and explosion-proof effects, and focuses on exploring its application status in the fields of bulletproof vests, bulletproof armor, explosion-proof glass, explosion-proof clothing, explosion-proof containers, and shields. By integrating the latest research advances, this study also summarizes existing technical bottlenecks and future development directions, providing insights for the design of high-performance protective materials.

Key words: polyborosiloxane, shear-thickening gel, bulletproof and explosion-proof, self-healing, energy absorption, lightweighting, composites

中图分类号:

TB332

苏家凯, 蒋波, 刘美娜, 戎智宗, 曹贻儒, 赵丽丽. 聚硼硅氧烷剪切增稠胶在防弹防爆领域的应用[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(10): 68-72.

SU Jiakai, JIANG Bo, LIU Meina, RONG Zhizong, CAO Yiru, ZHAO Lili. Application of polyborosiloxane shear-shickening gel in bulletproof and explosion-proof fields[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2025, 0(10): 68-72.

参考文献

[1] DRESCH B A, PIZZATTO O F, VENTURINI J, et al. Mosaic ballistic ceramics: a review[J]. Journal of Alloys and Compounds Communications, 2024, 3: 100012.
[2] BIRADAR A, ARULVEL S, KANDASAMY J. Significance of ballistic parameters and nanohybridization in the development of textile-based body armor: a review[J]. International Journal of Impact Engineering, 2023, 180: 6803-6820.
[3] BICHANGE D O, ALABI O O, OLADELE I O, et al. A review on the influence of natural-synthetic fibre hybrid reinforced polymer composites for bulletproof and ballistic applications[J]. Matériaux & Techniques, 2022, 110(5): 1054-1068.
[4] ASYRAF M Z, SURIANI M J, RUZAIDI C M, et al. Development of natural fibre-reinforced polymer composites ballistic helmet using concurrent engineering approach: a brief review[J]. Sustainability, 2022, 14(12): 7092.
[5] NAYAK R, CROUCH I, KANESALINGAM S, et al. Body armor for stab and spike protection, part 1: scientific literature review[J]. Textile Research Journal, 2018, 88(7): 812-832.
[6] BARONE E, GAUJENA B, VILNITIS M. Literature review of applicable ballistic materials for temporary wooden building envelopes[J]. Advances in Science and Technology, 2023, 134: 29-40.
[7] SOCKALINGAM S, CHOWDHURY S C, GILLESPIE J W, et al. Recent advances in modeling and experiments of Kevlar ballistic fibrils, fibers, yarns and flexible woven textile fabrics-a review[J]. Textile Research Journal, 2017, 87(8): 984-1010.
[8] SHELLY D, LEE S-Y, PARK S-J. Compatibilization of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers and their composites for superior mechanical performance: a concise review[J]. Composites Part B: Engineering, 2024, 275: 111294.
[9] 李世岳. SiC陶瓷/混杂复合纤维防弹插板弹道侵彻性能研究[D]. 重庆: 重庆交通大学, 2024.
[10] 王波. 高性能纤维防弹材料的基本种类、结构及其防弹性能[J]. 轻纺工业与技术, 2010, 39(4): 22-24.
[11] TAN Y, MA Y, LI Y. Shear thickening fabric composites for impact protection: a review[J]. Textile Research Journal, 2023, 93(5-6): 1419-1444.
[12] KHODADADI A, LIAGHAT G, TAHERZADEH-FARD A, et al. Impact characteristics of soft composites using shear thickening fluid and natural rubber-A review of current status[J]. Composite Structures, 2021, 271: 114092.
[13] 林欢, 李万利, 蔡利海, 等. 剪切增稠纤维复合材料的研究进展[J]. 材料导报, 2020, 34 (增刊2): 1549-1554.
[14] LIU F, LIN Y, JIAO J C, et al. Shear thickening behaviour of polyborosiloxane[J]. Polymer, 2024, 308: 127377.
[15] 吴艳金, 吴明军, 李美江. 聚硼硅氧烷的制备及应用研究进展[J]. 高分子通报, 2012(2): 94-98.
[16] 宣守虎. 聚硼硅氧烷复合材料的功能设计与性能研究[R]. 合肥: 中国科学技术大学, 2021. 9.
[17] 杨威, 张明月, 任雅楠, 等. 剪切增稠液体材料的研究现状及其在人体防护装备上的应用[J]. 中国塑料, 2013, 27(9): 1-5, 14.
[18] 王俊豪, 徐卫兵, 李政, 等. 聚硼硅氧烷基复合材料的阻尼与自修复性能[J]. 高分子材料科学与工程, 2018, 34 (10): 84-90.
[19] 李旭峰, 洪夕佳, 许成章, 等. 聚硼硅氧烷的制备及非键络合作用[J]. 高分子材料科学与工程, 2014, 30(8): 22-26.
[20] 刘芳. 聚硼硅氧烷及其抗冲击防护材料的制备与性能研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2023.
[21] LIU S, WANG S, SANG M, et al. Nacre-mimetic hierarchical architecture in polyborosiloxane composites for synergistically enhanced impact resistance and ultra-efficient electromagnetic interference shielding[J]. ACS Nano, 2022, 16(11): 102-110.
[22] WU J P, WANG Y, ZHANG J S, et al. A lightweight aramid-based structural composite with ultralow thermal conductivity and high-impact force dissipation[J]. Matter, 2022, 5(7): 2265-2284.
[23] 翁浦莹. STF-Kevlar、UHMWPE织物复合形式及其防弹性能研究[D]. 杭州: 浙江理工大学, 2015.
[24] 沙晓菲, 俞科静, 曹海建, 等. STF/UHMWPE柔性防刺复合材料制备工艺[J]. 材料科学与工程学报, 2013, 31(2): 282-286.
[25] 陈超. 基于芳纶缎纹织物的二级警用舒适性防弹层织物的开发[D]. 郑州: 中原工学院, 2023.
[26] NAYAK R, KANESALINGAM S, WANG L, et al. Stab resistance and thermophysiological comfort properties of boron carbide coated aramid and ballistic nylon fabrics[J]. The Journal of the Textile Institute, 2018, 110(8): 1159-1168.
[27] 许东华, 刘芳, 栾世方. 一种低粘度聚硼硅氧烷及其制备方法: CN116874793A[P]. 2023-10-13.
[28] 潘飞, 杨广明, 吴傲, 等. 一种用于人体冲击防护的环氧树脂基剪切增稠凝胶、制备方法及应用: CN117777727A[P]. 2024-03-29.
[29] 陈剑锐, 陈勇伟, 张海生, 等. 一种相态保护空心玻璃微珠聚酰胺复合材料及其制备方法: CN117887246A[P]. 2024-04-16.
[30] 吴锦荣, 熊慧, 兀琪, 等. 聚硼硅氧烷弹性体在显示屏保护中的应用: CN115044084B[P]. 2023-10-03.
[31] 商旭静, 薛志博, 沈尔明, 等. 自粘型聚硼硅氧烷复合材料性能[J]. 航空材料学报, 2023, 43(4): 122-128.
[32] 钱塘科技创新中心, 浙江清华柔性电子技术研究院. 具有冲击波防护及监测的可穿戴设备: 202311826627.8[P]. 2024-04-12.
[33] 黄艳华, 石扬, 薛磊, 等. 航空硅橡胶材料研究及应用进展[J]. 航空材料学报, 2016, 36(3): 79-91.
[34] 邱日祥. 防爆全流程装备概览及展望[J]. 警察技术, 2024(3): 58-65.

聚硼硅氧烷剪切增稠胶在防弹防爆领域的应用

Application of polyborosiloxane shear-shickening gel in bulletproof and explosion-proof fields

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	卓晴, 王诗仪, 赵伟, 李明普, 王煜祺, 李媛媛, 李英儒. 基于Pickering乳液法的石墨烯/PCM复合材料的制备与性能[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 1-7.
[2]	邓裕, 涂昊昀. 基于DIC的短切纤维增韧碳纤维复合材料Ⅰ型层间性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 8-15.
[3]	张龙, 张伟, 范钧滔, 廖文林. 随机分布载荷作用下双向功能梯度材料悬臂梁的半解析模拟方法[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 16-26.
[4]	慕文龙, 陈良玉, 黎世杰, 张世坤, 蒋军委. 铺层顺序对亚麻/玄武岩纤维混杂增强复合材料低速冲击性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 27-34.
[5]	李科辉, 张月尧, 宋龙杰, 杨莉玲, 陈丁丁, 邢素丽, 尹昌平, 唐俊. 纳米碳酸钙改性前端聚合双环戊二烯树脂性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 35-41.
[6]	黄顺枫, 刘文博, 王培培, 杨帆, 王荣国, 胡可军. 基于热-流-固多场耦合的厚截面复合材料凝胶前后固化均匀性优化[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 47-54.
[7]	郭敬, 焦亚男, 周庆, 万喜莉, 陈利. 蜂窝状三维机织复合材料的制备及压缩失效行为研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 55-64.
[8]	王岩, 黄永勇, 李毅超. L形复合材料长梁件的倒圆角对其固化变形特性影响规律研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 65-74.
[9]	姜鹏飞, 李磊, 张一帆. 纬纱层向偏转角对2.5D机织复合材料经向拉伸力学行为的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 75-83.
[10]	方思明, 庄雷, 周晓亮, 孔魁, 徐利强, 张定好, 李亚龙. 有限差分法在大型风电叶片静力测试中的应用与研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 93-97.
[11]	广禹波, 任明伟, 邱睿, 曹清林, 王勇, 王馨钰. 乘用车复合材料后排座椅背板设计与分析[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 110-116.
[12]	孙卓伟, 袁国青. 复合材料无缝衬套挤压强化仿真及其疲劳寿命预测研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 125-134.
[13]	吴迪, 刘驻, 毕团利, 程路超, 刘震宇, 章继峰. 碳纤维增强复合材料反射镜制备与应用研究进展[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 135-146.
[14]	李壮壮, 刘新浩, 牟秀娟, 王其坤. 高超音速飞行器用新型树脂基烧蚀防热材料研究进展[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 147-156.
[15]	武顺心, 朱水文. 基于渐近均匀化法的黏弹性复合材料时域本构模型研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(8): 8-14.