一种防刺芯片及防刺装备

本成果将防刺单元构件设计为三棱锥结构，借助该结构面抗剪切性能随尺寸变化的规律，设计出防刺单元构件的最佳边长、厚度和高度，使防刺层的整体质量有了一个显著的下降且满足防刺性能的设计要求；并且在相邻防刺单元结构之间设置截面为扇形的柱状结构，增强了各防刺单元构件连接处的强度，进一步提高了防刺芯片的防刺性能。所述防刺芯片使用机械制图软件绘制，采用钛合金粉末材料，通过3D打印技术一次性加工成型，包括依次拼接的多个防刺单元构件。利用该防刺芯片制作的防刺装备主要克服现有防护装备整体偏重，舒适性、灵活性以及透气性差，防护层结构复杂，生产工艺繁琐，成本高等问题。

图1.3D打印钛合金板

当今社会，各种形式的暴力犯罪事件时有发生，给士兵、警察及从事相关安全保卫工作的特殊安保人员的生命安全造成巨大的威胁。在对犯罪分子实施抓捕或与其搏斗的过程中，相关工作人员极易受到锋利武器的伤害，一款保护身体重要部位不受刺刀、匕首等尖锐利器伤害并具有优异防刺性能的可穿戴防护装备显得尤为重要。

防刺服一般由防刺芯片和外套组成，其中，防刺芯片主要作用是在外界的匕首、刺刀等锐器刺向着装者时能够消耗一部分能量，阻止利器的刺入，从而保障穿着人员的生命安全。现有的防刺服一般分为硬质防刺服、半硬半软质防刺服和软质防刺服，其中，硬质防刺服的核心材料是金属等硬质钛合金板，虽然防护性能优异，但其重量和刚性对人体活动有较大影响且舒适性差，搭接和插板等工艺要求高，加工成本高；而且此类防刺服的重量一般较重，通常大于3.5kg。半硬半软质防刺服主要使用金属与高性能纤维作为复合材料以使刀具钝化，虽然改善了防刺服的运动灵活性和舒适性，但是制作工艺复杂，生产效率低，成本偏高。软质防刺服主要是以高性能化学纤维织物，如超高分子模量聚乙烯纤维为核心材料制成，目前主要采用多层高性能纤维叠加，厚度较厚，往往达到四五十层，穿着也不灵活，湿热传递性能差，容易使人产生生理疲劳，严重时可能产生中暑，体温过高等危险在穿着舒适度方面仍具有提高的空间。

图2.刀在不同时间冲击PA6基材的应力分布