当今世界，局部战争和暴力冲突频繁，个体防护显得愈发重要。单一功能的防弹或防刺产品已难以满足安全需求，因此，兼具防弹与防刺功能的双防服成为了研究的热点。

防弹防刺材料历经了从金属到陶瓷，再到高性能纤维增强复合材料的演变，实现了从硬质到轻质柔性的转变。其中，高性能纤维增强复合材料凭借其低密度、高比吸收能、高比强度和比模量等优势，成为了实现防弹防刺服轻量化和一体化的关键。

在众多防弹衣中，硬质防弹衣因其内置的陶瓷夹板而兼具防弹与防刺功能，而软质防弹衣则主要用于防护手枪、步枪子弹及爆炸物破片，其防护机理在于通过纤维变形、断裂等方式分散或消耗能量。同时，防刺服则通过摩擦、变形及发热等方式吸收穿刺能量，要求材料具有高剪切模量和高吸能性，并能紧密组织以抵御刀尖。

然而，研究同时具备防弹与防刺性能，且舒适轻便的软质防护服仍是个体防护领域的挑战。市面上常见的先进纤维复合材料，如芳纶和超高分子量聚乙烯纤维，为解决这一难题提供了可能。特别是对位芳纶，其超高强度、高模量及耐高温特性使其在防弹防刺领域得到广泛应用。

1 芳纶无纬布

无纬布，一种将纤维与树脂基材相结合的复合材料，其制作过程涉及纤维的单向排列和双正交层压。这种材料在防弹领域得到广泛应用，因其独特的结构特性，如纤维的高力学性能保持率、应力波和能量传播的高速率等。然而，芳纶无纬布的防弹防刺性能受到多种因素的影响，包括树脂种类及模量、复合材料面密度以及使用环境等。吴中伟等人的研究揭示了这些因素对防弹防刺性能的重要影响，为优化材料性能提供了指导。同时，方心灵等人的研究则专注于胶黏剂的选择和复合材料的成型工艺，为进一步提升芳纶无纬布的性能奠定了基础。

图1展示了无纬布的结构。在防弹防刺复合材料领域，芳纶二维机织物是一种常见的织物形式。高晓清等人对比了不同芳纶机织物与改性环氧树脂的复合材料，发现改性环氧树脂与优选出的芳纶织物复合时，其防护性能最佳。李亚滨等人通过落锤冲击实验，分析了不同涂层工艺对芳纶平纹织物与热塑性聚氨酯复合材料防刺性能的影响，发现采用转移涂层工艺的复合织物具有更高的束纤维拔脱力和撕裂强力，防刺效果更优异。此外，高模量聚碳酸酯型聚氨酯与芳纶织物复合，也能显著提升防刺性能。

另一方面，芳纶三维织物在传统二维织物的基础上进行了改进，引入了捆绑纱，使得织物在层内和层间都具有良好的交织性。这种结构在受力时能够进行有效调节，抑制因分层而引发的局部变形，从而增强吸能性。叶明琦等人的研究也证实了这一点。

设计了一种创新型三维正交织物，并对其防刺性能进行了深入探究。通过与二维织物和无纬布进行对比，发现该三维织物在落锤冲击实验中展现出卓越的防刺性能，即使织物质量相同，二维织物和无纬布均被直接穿透，而三维织物却能保持完好。这一结果充分证明了三维织物在防刺领域中的优势。

此外，YANG Y X等人的研究还进一步揭示了三维织物在抗冲击性能方面的优越性。他们对比了叠层二维平纹织物与三维间层角联锁织物的抗冲击性能及机理，发现三维织物的吸能效果显著优于二维织物，其面密度吸能比(SEA)提高了77%。这一发现为三维织物在防护领域的应用提供了有力的理论支持。

同时，UHMWPE防弹防刺材料也备受关注。UHMWPE纤维作为一种高性能纤维，具有低密度、高轴向比强度和模量、优越的能量吸收性和耐磨损性等特点，使其成为防护材料的理想选择。然而，UHMWPE纤维的熔点较低和浸润性差等问题，在一定程度上限制了其应用。为了克服这些挑战，研究人员正在积极探索适用于UHMWPE无纬布的基体树脂。例如，李焱等人的研究发现了水性聚氨酯含量对UHMWPE纤维无纬布复合材料防弹性能的影响规律，为优化复合材料的性能提供了新的思路。

针对UHMWPE无纬布复合材料的防弹机制，顾冰芳等人的研究揭示了靶板防弹性能与UHMWPE无纬布层数的关系。他们发现，随着层数的增加，靶板的弹道极限速度(v50)和弹道吸能值均呈现正相关关系，为进一步提高UHMWPE无纬布复合材料的防弹性能提供了重要的理论依据。

分析显示，随着子弹穿透无纬布层数的增加，其冲击速度呈正相关关系，每穿透一层都会伴随冲量的损失。王绪财等人的研究进一步揭示了UHMWPE复合材料在多次子弹射击下的防护效能变化。起初，其紧密的纤维结构和层间协同作用赋予了材料出色的防弹性能。然而，经过多次侵彻后，样品结构变得松散，纤维层出现不平整，导致防弹性能减弱且不均匀性增加。

此外，田鹭新等人的研究聚焦于平纹UHMWPE纤维织物的防割和防刺性能。他们发现，在静态条件下，织物纬向的防割性能优于经向；而在动态防刺方面，穿刺力达到首个波峰所需时间为303毫秒，总响应时间为497毫秒。张肖则尝试以UHMWPE纤维为原料，在宽幅产业用片梭织机上织造出厚度达8毫米的织物，并研发了多层经纬纱一次交织成型技术，为双纬锁心三维机织物的量产奠定了基础。该研究还发现，当经纬密度适当且织物结构紧密时，其防刺性能表现尤为出色。同时，在相同材料和经纬密度条件下，方平组织织物的纱线屈曲次数仅为平纹组织的一半，从而显示出更强的扩散能力和更佳的防刺效果。

为进一步提升织物的综合防弹防刺性能，常采用将无纬布与机织物进行复合的方法。袁子舜等人设计并试制了不同铺层顺序的UHMWPE平纹织物和无纬布复合靶板。他们发现，铺层顺序对复合靶板的防弹性能有显著影响。特别是当平纹织物位于迎弹面时，复合靶板的吸能效果较背弹面提高了约20%，从而显示出更优越的防弹性能。

研究了3种国产UHMWPE纤维机织布、无纬布以及非织造布的防刺性能。通过准静态穿刺实验发现，这三种织物的防穿刺能力依次为机织布、无纬布和非织造布。此外，还进一步探索了机织布与非织造布混杂体系在动态穿刺条件下的表现，发现这种混杂铺层相较于单一组分的防刺服，其防刺性能更为出色。顾肇文通过使用UHMWPE无捑长丝，成功织造出细支平纹布并与非织造布进行交替叠加，从而制成了既具有优良防刺性能，又保持了适中厚度和轻盈质量的复合防刺服。这种设计不仅提升了防刺服的柔软性，还增强了穿着的舒适性。

在防弹防刺复合材料领域，对位芳纶纤维和UHMWPE纤维一直占据着重要的地位，而UHMWPE纤维的应用更是日益广泛。近年来，中国的这两种高性能纤维发展迅速，尽管如此，与国际先进水平相比，仍存在一定的差距。为了进一步提升这两种纤维的综合性能，并扩大其国际市场占有率，相关的科研人员和企业研发部门正在不断努力。

除了对位芳纶和UHMWPE纤维，科研人员还在积极探索其他新型高性能纤维。例如，聚对苯撑苯并双唑（PBO）纤维，这种被誉为“Zylon”的新型纤维，在强度、模量和耐热性方面均表现出色。然而，由于其耐老化性能较弱且表面光滑，目前在防弹防刺服领域的大规模应用仍受到一定限制。

另一值得关注的纤维是聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑)(PIPD)纤维。这种由Akzo Nobel公司在20世纪末研发的超高性能纤维，其分子结构经过精心设计，以满足高性能材料的需求。PIPD纤维不仅具有高比模量和比强度，还展现出抗紫外老化的特性。在防弹防刺服领域，其应用潜力正逐渐得到认可。

但遗憾的是，经过20余年的探索，仅有荷兰、美国、中国等少数国家初步涉足PIPD纤维的制备研发。目前，这些国家尚未建立起完备的单体、聚合及纤维制备技术体系，因此距离其大规模应用仍有一段距离。

接下来，我们谈到了“蛛丝”纤维。这种纤维由美国麻省理工的陆军生物化学指挥中心和加拿大某生物科技公司共同研发。他们通过提取蜘蛛基因并植入山羊体内，使羊奶含有蜘蛛丝蛋白。随后，利用特定的纺丝工艺，将蜘蛛丝蛋白转化为人造基因蜘蛛丝，即“蛛丝”纤维。这种纤维的强度高达钢丝的4至5倍，预示着其在未来超强防护服装制造方面的潜力。然而，当前“蛛丝”纤维的高昂价格成为其工业化生产的障碍，因此降低成本成为关键。令人欣喜的是，中国科学家通过转基因蚕技术成功合成了“蛛丝”纤维，其拉伸强度达到1299 MPa，韧性为319 MJ/m3，是凯夫拉纤维的6倍。这一技术利用了成熟的蚕饲养技术，为“蛛丝”纤维的低成本、大规模生产提供了新的可能。

图3展示了蚕吐“蛛丝”的示意。表1则对五种防弹防刺纤维的特点进行了对比。从表中可以看出，每种纤维都有其独特之处与不足之处。因此，许多学者致力于结合不同材料的优势，通过混合纤维来制备复合材料，从而提升其防护性能。例如，UHMWPE纤维在耐紫外和耐水性能上表现出色，能有效弥补芳纶纤维在这些方面的不足，使得芳纶纤维与UHMWPE纤维的复合材料成为当前研究的热点。另一方面，虽然PBO纤维和“蛛丝”纤维在某些方面表现出色，但它们的不耐老化和不耐水性限制了其大规模应用。未来，可以考虑将这两种纤维进行复合，以解决复合材料耐候性差的问题，同时推动PBO纤维和“蛛丝”纤维的规模化生产与应用。

2 防弹防刺服相关标准

随着防弹防刺纤维复合材料的持续进步，相关的标准体系也在不断更新与完善。张洋洋等学者[41]梳理了全球范围内的防弹衣标准，如美国NIJ 0100俄罗斯GOST 34286—2017，以及英国HOSDB《警用防弹衣标准》等。同时，马文俊等学者[43]也对国内外典型的防刺服标准进行了深入剖析，揭示了如美国NIJ 0100和英国HOSDB 2007等权威标准的重要性。

值得注意的是，尽管国内外标准众多，但真正结合防弹与防刺双重性能的标准仍属罕见。因此，吴中伟等学者[44]在2021年提出了《软质芳纶无纬布防弹防刺服规范》的团体标准，旨在填补这一行业空白。展望未来，随着防弹防刺服的不断演进，兼顾两者性能的行业或国家标准必将逐步问世。

3 结语

在个体防护领域，防弹防刺纤维复合材料以其出色的防护性和轻量化特点，始终是科研人员的核心攻关目标。为了进一步推动防弹防刺服的性能优化，未来研究将主要聚焦于以下三个方向：首先是研发高性能的新型纤维材料，突破当前高性能纤维的发展瓶颈；其次，探索如何将这些高性能纤维有效地复合在一起，提升材料的整体性能；最后，不断完善相关的行业标准与国家标准，以更好地指导产品的研发与应用。

2) 优化纤维材料匹配与织物结构设计。

研发人员需深入分析各类纤维材料的相容性，同时探索不同织物结构复合时的最佳铺设顺序与比例，旨在实现更高效的协同防护。

3) 完善防弹防刺性能测试标准。

通过修订现有标准，确保测试结果的准确性，并制定更为全面的防弹防刺性能国家标准，以高标准推动双防服质量的持续提升。