在过去的几千年里，盔甲的基本概念并没有发生太大的变化。首先，盔甲主要是用以阻挡武器或弹丸刺入人体。其次，它还能分散来袭武器的能量，使武器带来的冲击力减缓，对人体造成的伤害更少。虽然，士兵们的盔甲并不是在所有情况下都有效，但它通常可以帮助和保护人们免受重伤或死亡，尤其是面对“正确”的武器。
多年来，人们在不断的研发更强大和更先进的盔甲来抵御日益复杂、先进的武器。随着从冷兵器时代进入到火器时代，直至发展到现代武器，由皮革、金属制成盔甲也演变成了复合材料制成的防弹衣。然而，尽管有了不少的改进，现代防弹衣仍然有一些与古代盔甲相同的缺点。
无论盔甲是由金属板、皮革还是织物层制成的，通常都很笨重。而且，许多类型是刚性的，所以它们不适合用于手臂、腿和脖子的防护。因此，中世纪的板甲都留有缝隙和关节，可以让人活动，而今天使用的防弹衣通常只保护头部和躯干。
好消息是，最新型的防弹衣既灵活又轻便。令人想不到的是，这种新型防弹衣最突出的改变竟然是在现有装甲材料里添加液体。虽然，液体防弹衣还没有完全为战斗做好准备，但实验室研究表明，液体防弹衣绝对有潜力成为笨重的防弹背心的替代品。最终，士兵、警察和其他有需要的人，可以用它来保护自己的躯干甚至是胳膊和腿。
目前，正在开发的两种主要类型的液体防弹衣都是以杜邦凯夫拉纤维为基础的，通常用于防弹背心。当一颗子弹或一块弹片击中一件凯夫拉纤维背心时，这些材料的层数会将冲击力扩散到很大的表面积上。子弹还会拉伸凯夫拉纤维，消耗能量，并在此过程中减速。这一概念与汽车安全气囊在碰撞过程中传播碰撞并减缓人体运动时发生的情况类似。
尽管凯夫拉纤维是一种织物，但凯夫拉纤维制成的防弹衣，并不会像普通服装那样服帖舒适，可以自然移动或悬垂。防弹功能需要20到40层凯夫拉纤维，而这么多层叠加在一起，相对来说是比较坚硬的。同时，它也很重。单是一件防弹背心的重量就常常超过4.5公斤，而且是在没有添加额外的陶瓷保护衬垫的情况下。
然而，现在有两种不同的液体可以让凯夫拉装甲使用更少的层，使它更轻，更灵活。这两种液体都有一个共同点：对刺激反应强烈。
接下来，我们来看看这些液体是由什么构成的，以及它们为什么会有强烈的反应？
剪切增稠流体
“液体防弹衣”这个词可能有点误导人。 对于很多初次听到这个词的人来说，它让人联想到在两层固体材料之间的夹着一层可流动的液体。 然而，在新研发的液体防弹衣中根本就没有可见的液体层。 其实，它们使用的凯夫拉纤维是在这两种液体中浸泡处理过的。
第一种是剪切增稠流体（STF），当遇到机械应力或剪切时，它的行为类似于固体。换句话说，它像液体一样移动，直到物体有力地撞击或搅动它。然后，它在几毫秒内变硬。这与剪切稀化液（如油漆）正好相反，当遇到搅拌或摇晃时，剪切稀化液会变薄。
你可以通过观察由几乎等量的玉米淀粉和水混合成的溶液，来了解剪切增稠流体的样子。如果你慢慢搅拌，这种物质就会像液体一样运动。但如果你击中它，它的表面会突然凝固。你也可以把它捏成一个球，但是当你停止施加压力时，球就会散开。
我们来说说这种现象的工作原理。这种流体是一种胶体，由悬浮在液体中的微小颗粒组成。这些颗粒互相排斥，所以它们很容易在整个液体中漂浮，而不会结块或沉淀到底部。但是，突然的撞击产生的能量压倒了粒子之间的排斥力 —— 它们粘在一起，形成一个称为水力聚团的质量。当撞击产生的能量消散时，粒子又开始互相排斥。水力聚团解体，表面上固体物质又变回液体。
真正用于制作加工防弹衣的液体，是由悬浮在聚乙二醇中的二氧化硅颗粒制成的。二氧化硅是沙子和石英的组成部分，聚乙二醇是一种聚合物，通常用于泻药和润滑剂。二氧化硅颗粒的直径只有几纳米，因此，许多报道将这种液体描述为纳米技术的一种形式。
为了用剪切增稠流体制造液体防弹衣，研究人员首先会用乙醇稀释这种液体。他们用稀释后的液体浸泡、浸透凯夫拉纤维，然后再把它放在烤箱里蒸发乙醇。此时，STF会渗透到凯夫拉纤维中，凯夫拉纤维束将充满颗粒的液体固定在适当的位置。当物体撞击或刺穿凯夫拉纤维时，液体会立即变硬，使凯夫拉纤维变得更加坚固。硬化的过程发生在短短几毫秒内，随后，防弹衣将再次变得灵活、柔韧。
在实验室测试中，经过STF处理的凯夫拉纤维与普通的凯夫拉纤维一样柔韧。区别在于，它的强度更高，所以使用STF的装甲只需要更少的材料层。四层经过STF处理的凯夫拉纤维可以消耗与14层纯凯夫拉纤维相同的能量。此外，经过STF处理的纤维对冲击的拉伸程度不如普通纤维，这意味着子弹不会像普通纤维那样深入到护甲或人的组织中。研究人员推测，这是因为子弹拉伸STF处理过的纤维需要更多的能量。
美国陆军研究实验室和特拉华大学正在进行基于STF的液体防弹衣的研究。此外，麻省理工学院的研究人员也开发用于防弹衣的另一种不同的液体。接下来我们来看他们的研究。
磁流变液
可以加强凯夫拉装甲的另一种流体是磁流变（MR）流体。 MR流体是充满铁颗粒的油。 通常，表面活性剂围绕颗粒以保护它们并帮助它们悬浮在液体中。 一般来说，铁颗粒占流体体积的20％至40％。
这些微粒很小，尺寸在3到10微米之间。然而，它们对流体的稠度有着强大的影响。当暴露在磁场中时，粒子排列起来，使流体显著变稠。术语“磁流变”来自于这种效应。流变学是力学的一个分支，主要研究力和材料改变形状的方式之间的关系。磁力可以改变磁流变液的形状和粘度。
MR流体的硬化过程大约需要二万分之一秒。根据流体的组成和磁场的大小、形状和强度，这种效应可能会有很大的不同。例如，麻省理工学院的研究人员首先研究的是球形铁颗粒，即使在磁场存在的情况下，它们也可以相互滑动。这限制了装甲的硬度，因此研究人员正在研究其他可能更有效的粒子形状。
与STF一样，你也可以使用普通物品查看MR流体的外观。 与油混合的铁屑提供了良好的代表性。 当不存在磁场时，流体容易移动。 但是，磁铁的影响可能会导致流体变厚或形成不同于其容器的形状。 有时，差异在视觉上是非常引人注目，流体形成独特的峰、谷和其他形状。 艺术家甚至会使用磁铁和MR流体或者类似的铁磁流体来创作艺术品。
通过密度、粒子形状和场强的正确组合，磁流变液可以从液体变为非常厚的固体。与剪切增稠流体一样，这种变化可以极大地提高装甲的强度。诀窍是激活流体的状态变化。在实际运用中，要想激活一整套防弹衣，所需使用的磁铁已经大到无法接受，研究人员建议创造一个微小的电路在整套防弹衣中运行。
如果没有电流通过电线，防弹衣将保持柔软和灵活。但是在开关翻转的时候，电子就会开始在电路中移动，在这个过程中产生磁场。这个能量场会使MR流体立刻变硬。将开关翻转回关闭位置将停止电流，防弹衣将再次变得灵活。
除了制造更坚固、更轻、更柔韧的防弹衣外，用剪切增稠和磁流变液处理的织物也可以具有其他用途。 例如，这种材料可以制造易于折叠和携带的防爆毯，可以保护人们免受爆炸和弹片的伤害。 经过处理的跳伞靴在撞击或着陆时会变硬，保护伞兵的双脚。 警察的制服可以广泛使用液体装甲技术，特别是因为他们最容易遇到的是钝器和刀片的袭击。
