高性能復(fù)合纖維的防刺機(jī)理

劉宇航， 黃廣炎，2， 張宏，2， 周宏元

(1.北京理工大學(xué) 爆炸科學(xué)與技術(shù)重點實驗室， 北京 100081；2.北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心 現(xiàn)代兵器技術(shù)實驗室， 重慶 401120；3.北京工業(yè)大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)部， 北京 100124)

0 引言

在警員被襲和諸多惡性醫(yī)鬧事件中，持刀傷害已成為我國的主要暴力行為。紅星新聞報道2021年5月7日凌晨，嫌疑人醉酒打砸鬧事，黎警官趕往現(xiàn)場時突遭犯罪分子刺傷，因失血過多不幸犧牲；2019年12月24日，人民日報報道民航總醫(yī)院急診科楊文醫(yī)生被病人家屬惡意刺傷、搶救無效去世。為保護(hù)警員和醫(yī)護(hù)人員的生命安全，防刺服必不可少。市面上已有多種防刺服產(chǎn)品，如纖維防刺服、金屬防刺服等。為推進(jìn)多類防刺服的設(shè)計和性能規(guī)范化，公安部最新發(fā)布了GA 68—2019警用防刺服行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，要求防刺服能夠抵御24 J動能的刀具沖擊，并且不被穿透，該要求較美國司法協(xié)會的NIJ Standard-0115.00標(biāo)準(zhǔn)更加貼合實戰(zhàn)需求。2020年，在公安部裝備財務(wù)局組織開展的“警盾-2020”警用防刺服挑戰(zhàn)賽中，舒適性成為防刺性能以外的第二重要評比指標(biāo)，對傳統(tǒng)厚重不適的防護(hù)裝備提出了挑戰(zhàn)。因此，防刺性能和舒適性兼顧的新型柔性防刺服近年來被提出，并逐漸成為主流。

纖維柔性防刺服主要由芳香族聚酰胺纖維(簡稱芳綸)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維等構(gòu)成，以單向無緯纖維層合、二維織物層合和三維織物增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式織造。關(guān)于纖維柔性防刺服，以往的研究主要集中在新型防刺材料的提出與測試上，例如楊川選用常見的沙林樹脂作為基體，確定了防刺性能最佳的成型工藝和“三明治”復(fù)合形式，復(fù)合結(jié)構(gòu)大大減輕了防刺服的厚度和質(zhì)量。Li等用SiO粒子分別配合乙二醇和聚乙二醇分散介質(zhì)制成剪切增稠液(STF)，并浸漬UHMWPE纖維織物，通過動態(tài)穿刺實驗中織物損傷和動荷載曲線表明，STF通過加速UHMWPE纖維織物的橫向響應(yīng)，并增加紗線間的摩擦、限制紗線位移，有效地增強(qiáng)了織物的防刺性能，以更少的層數(shù)、質(zhì)量達(dá)到了相同的防護(hù)效果。

但是上述研究對于材料的防刺機(jī)理鮮有提及，并且對于防刺服的性能表征大多是基于“是否刺穿”或“穿透層數(shù)”這種單一指標(biāo)。

在少數(shù)發(fā)表的防刺機(jī)理研究中，其中姚曉琳對單面緯編針織物的破壞過程和機(jī)理、緯編針織物結(jié)構(gòu)參數(shù)與防刺性能關(guān)系理論進(jìn)行研究，建立了單層緯編針織物準(zhǔn)靜態(tài)侵徹計算模型，與準(zhǔn)靜態(tài)刺穿實驗結(jié)果吻合較好。顧肇文對單層UHMWPE纖維平紋布進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)穿刺實驗，并根據(jù)刀具的力- 位移曲線圖和織物的動態(tài)響應(yīng)將刺穿過程分為5個階段，分析發(fā)現(xiàn)增加刀刃處的纖維集聚可以提高材料的防刺性能。

以上研究工作主要聚焦于纖維裸布的準(zhǔn)靜態(tài)穿刺模型，對于復(fù)合纖維材料的動態(tài)穿刺情況未涉及。本文以高性能復(fù)合纖維為研究對象，通過準(zhǔn)靜態(tài)穿刺實驗和動態(tài)穿刺實驗以及多個指標(biāo)對比不同復(fù)合纖維的防刺性能，探究復(fù)合纖維的防刺機(jī)理以及影響防刺性能的主要因素。

1 實驗對象和方法

1.1 實驗材料

本文選取3種市面廣泛采用的典型防刺材料進(jìn)行對比(見圖1)，其中材料1為湖南艾爾防務(wù)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的FCF-FA-AF01型警用防刺服芯片，由芳綸織物浸漬環(huán)氧樹脂基體制成，簡稱為浸膠芳綸布；材料2為湖南中泰公司生產(chǎn)的ZTC15防刺防彈雙防服芯片，芯片的每層由4層0/90/45/135°鋪設(shè)的高強(qiáng)無緯UHMWPE纖維和聚對苯二甲酸乙二醇酯膜即PET膜組成，簡稱為無緯PE布；材料3為北京普凡防護(hù)科技有限公司生產(chǎn)的Twaron CT709型平紋芳綸布。3種材料的具體參數(shù)見表1，其中單層厚度由多次測量多層防刺材料厚度后除以材料層數(shù)得到。控制3種材料的面密度相同，最大相差1.3%。

圖1 3種防刺材料Fig.1 Three stab-resistance materials

表1 3種材料主要參數(shù)Table 1 Main parameters of the three materials

1.2 實驗方法

1.2.1 剛度測試

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18318.12009紡織品彎曲性能的測定第1部分：斜面法，采用斜面懸臂梁原理測試試樣的彎曲剛度，其反映了紡織品的柔性。如圖2所示，將帶刻度鋼尺與試樣一起緩緩?fù)瞥?，在試樣下垂接觸41.5°斜面時記錄刻度尺伸出長度，伸出長度的一半為彎曲長度，計算單位寬度的彎曲剛度如(1)式：

圖2 斜面法測彎曲剛度示意圖Fig.2 Schematic diagram of the measurement of flexuralrigidity via the inclined plane method

=×10

(1)

式中：為面密度。

在3種材料中分別隨機(jī)剪取5塊寬25 mm的長條試樣，測量剛度并取平均值。測試結(jié)果表明，單層試樣彎曲剛度與柔性呈反比。

由于每種材料的層間光滑，抵抗彎曲變形的位置都在斜面的上端附近，材料整體彎曲剛度相當(dāng)于單層剛度的串連，因此將整體剛度定義為單層彎曲剛度和層數(shù)的乘積。

1.2.2 硬度測試

在硬度測試中，參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 531—1999橡膠袖珍硬度計壓入硬度試驗方法，采用測量塑料、橡膠類化工產(chǎn)品硬度值的LX-A、LX-C和LX-D三型邵氏硬度計，測定3種材料的邵氏硬度。其中，LX-A型硬度計采用平頭壓頭，直徑為0.79 mm，主要用于測試橡膠的硬度；LX-C型硬度計采用球頭壓頭，直徑為2.5 mm，主要用于測量泡沫硬度；LX-D型硬度計采用尖頭壓頭，直徑為0.1 mm，適用于硬樹脂硬度測試。測試前校準(zhǔn)儀器，保證測試面與材料表面平行。測試整個防刺芯片的硬度，每種材料分別取5個點進(jìn)行測量并取平均值。

1.2.3 準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)穿刺實驗

準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)穿刺實驗均嚴(yán)格按照GA 68—2019警用防刺服行業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，每個芯片第1刀刺在幾何中心位置，第2、3刀在第1刀刺著點50～75 mm半徑范圍內(nèi)，第4、5刀在相對薄弱處，共進(jìn)行5次穿刺測試。測試系統(tǒng)分別如圖3(a)、圖3(b)所示。

圖3 準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)穿刺實驗裝置Fig.3 Quasi static and dynamic puncture experimental device

防刺材料試樣尺寸200 mm×200 mm，滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對刺著點選取及固定位置的要求。背襯材料由防刺材料接觸面開始依次為：4層6 mm厚的氯丁橡膠海綿、1層30 mm厚的聚乙烯閉孔泡沫塑料、2層 6.5 mm厚的天然橡膠。

為準(zhǔn)確刻畫刀尖準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)刺入防刺服的過程，本文設(shè)計了一種新的實驗方法。傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(量程10 V、采集頻率2 MHz)連接示意圖如圖3(c)所示，在刀具的尾部設(shè)置力傳感器，在貼近防刺材料處設(shè)置光電門以測量刀具刺入的初速度。在防刺試樣層間鋪設(shè)10 μm厚的鋁膜，并將鋁膜與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，當(dāng)?shù)都饨佑|鋁膜時即產(chǎn)生電信號，給出刀尖到達(dá)該層的時間。為對比3種材料刀具刺入的過程，控制厚度變量，3種材料均每隔厚1 mm放置一層鋁膜，其中材料1、2總厚5.9 mm，材料3總厚8 mm(見表1)。

準(zhǔn)靜態(tài)穿刺實驗中，設(shè)備主體為美斯特工業(yè)系統(tǒng)有限公司電子萬能實驗機(jī)，設(shè)定刀具以勻速5 mm/min刺入。動態(tài)穿刺實驗設(shè)備主體為自制落錘試驗機(jī)，刀具升至一定高度后自由落體，保證刺入初動能符合24 J標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.4 電鏡實驗

采用JCM-7000型電鏡掃描儀，配合以DⅡ-29030SCTR型噴金設(shè)備，觀察準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)刺著點形貌，分析材料在防刺時的失效行為。

2 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

2.1 剛度測試結(jié)果

剛度測試結(jié)果如表2所示，整體彎曲剛度從大到小為：浸膠芳綸布、無緯PE布、平紋芳綸布，即三者的舒適性依次由差到好。其中無緯PE布略小于浸膠芳綸布，平紋芳綸布彎曲剛度遠(yuǎn)小于前兩者。

表2 3種材料彎曲剛度測試結(jié)果Table 2 Flexural rigidity test results

2.2 硬度測試結(jié)果

硬度測試結(jié)果如表3所示，3種不同類型的邵氏硬度計給出了相同的規(guī)律，即硬度從高到低排列均為浸膠芳綸布、無緯PE布、平紋芳綸布。

表3 3種材料硬度測試結(jié)果Table 3 Hardness test results

2.3 準(zhǔn)靜態(tài)穿刺實驗結(jié)果

準(zhǔn)靜態(tài)防刺實驗中的刀具刺破力-位移曲線如圖4所示，其中刀具整體位移包括背襯材料的形變和刀具穿透防刺服深度。得益于新的測試手段，不僅得到了-的關(guān)系，而且準(zhǔn)確地標(biāo)記出了刀具每穿透1 mm深度的刺透點。這有助于還原刀具刺入的全過程、做出每個點對應(yīng)的刺入形態(tài)示意圖，其中每一根黑線代表1 mm厚的材料，并且為了便于觀察，在示意圖中將材料厚度放大顯示。

圖4 準(zhǔn)靜態(tài)穿刺過程示意圖Fig.4 Schematic diagram of quasi-static penetration

從整體觀察3條曲線可知：浸膠芳綸布的曲線斜率最大，并且在最后階段斜率陡增，無緯PE布次之，最后是平紋芳綸布；-曲線斜率大，表示在增加同樣一段位移Δ中需要更大的力Δ，說明材料抵抗彎曲變形的能力強(qiáng)，即彎曲剛度大；無緯PE布在被完全刺透前的曲線斜率比浸膠芳綸布略低，與表2中整體彎曲剛度的測試結(jié)果相吻合。

曲線的終點表示刀具刺透最后一層，對應(yīng)著準(zhǔn)靜態(tài)刺破力(見表4)，浸膠芳綸布最大；無緯PE布其次，平紋芳綸布最??；準(zhǔn)靜態(tài)刺破力越大，代表材料抵御刀尖面外剪切的能力越強(qiáng)，與硬度測試結(jié)果一致。

表4 3種材料準(zhǔn)靜態(tài)刺破力Table 4 Quasi-static penetration forces

在曲線斜率和最大值分析中，無緯PE布刺破前的曲線斜率略小于浸膠芳綸布，而準(zhǔn)靜態(tài)刺破力卻遠(yuǎn)小于浸膠芳綸布，即防刺性能遠(yuǎn)不如浸膠芳綸布。兩項測試結(jié)果表明，硬度對于防刺服材料的防刺性能有顯著影響，而彎曲剛度在材料的準(zhǔn)靜態(tài)防刺性能中影響較小。

2.4 動態(tài)穿刺實驗結(jié)果

在動態(tài)穿刺實驗中，表5總結(jié)了3種材料的刺穿情況。此外，通過力傳感器輸出的數(shù)據(jù)作出刀具動態(tài)穿刺力-穿刺時間曲線(見圖5)，進(jìn)而基于牛頓第二定律和積分運算得到刀具運動速度-運動

表5 3種材料動態(tài)穿刺實驗結(jié)果Table 5 Dynamic penetration test results

圖5 動態(tài)穿刺時刀具穿刺力F-時間t曲線對比Fig.5 Comparison of the Penetration Force F- Time t curves during dynamic stabbing

時間曲線(見圖6)和刀具動態(tài)穿刺力-穿刺位移曲線(見圖7)。值得一提的是，圖7中的最大位移與實驗中高速攝影觀測到的一致，因此可驗證以上數(shù)據(jù)處理方法的準(zhǔn)確性。需要注意的是，圖5～圖7中實線代表刀具還未刺穿3種材料的動態(tài)過程，線上點代表刀具每穿透1 mm材料所到達(dá)的位置，虛線代表刀具刺穿3種材料后的動態(tài)過程。

圖6 動態(tài)穿刺時刀具運動速度v-時間t曲線對比Fig.6 Comparison of Weapon Motion Velocity v-Time t curves during dynamic stabbing

圖7 動態(tài)穿刺時刀具穿刺力F-運動位移S曲線對比Fig.7 Comparison of Penetration Force F-Displacement S curves during dynamic stabbing

如表5所示，無緯PE布和平紋芳綸布被完全穿透，而浸膠芳綸布未完全穿透，僅穿透88%總厚度，即刺穿15層。如圖5所示，在無緯PE布和平紋芳綸布被完全穿透后，刀具對人體的作用力繼續(xù)提升，經(jīng)測量得到3種材料的動態(tài)刺破力和最大峰值力(見表5)。對比表4和表5中的刺破力發(fā)現(xiàn)，材料在高應(yīng)變率穿刺下會產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)，動態(tài)刺破力普遍比準(zhǔn)靜態(tài)刺破力高。而觀察表5中的最大峰值力發(fā)現(xiàn)，浸膠芳綸布最大，無緯PE布居中，平紋芳綸布最小，與彎曲剛度和硬度規(guī)律一致，因此纖維復(fù)合材料的防刺性能與彎曲剛度及硬度正相關(guān)。

如圖6所示，刀具在接觸3種材料后速度都開始急劇衰減，到達(dá)0 m/s點后速度為負(fù)，表明刀具在防刺材料及背襯材料的抵抗下開始減速，當(dāng)速度為0 m/s時，防刺材料及背襯材料的變形釋放，刀具開始反彈。在刀具下落刺入的過程中，刀具損失的動能轉(zhuǎn)化為防刺材料和背襯材料的動能、彈性變形能、斷裂能、摩擦能及熱能；刀具速度為 0 m/s時位移最大，全部的動能都傳遞給防刺材料和背襯材料；此后防刺材料和背襯材料的彈性變形能開始轉(zhuǎn)換為刀具、防刺材料、背襯材料的動能、摩擦能和熱能。

觀察圖5和圖6發(fā)現(xiàn)，速度為0 m/s的點是穿刺力的極值點。這就暗示了刀具穿刺過程實際上與自由落體小球撞擊彈簧的力學(xué)模型是相似的，防刺材料和背襯材料可以看作為彈簧，刀具可被視為小球。由此模型可知，彈簧剛度越大，小球受到的阻力越大，小球速度衰減越快。圖5和圖6正顯示了最大彎曲剛度的浸膠芳綸布給予刀具的阻力最大，刀具速度衰減最快，其次是無緯PE布，最后是平紋芳綸布。此外，浸膠芳綸布和無緯PE布的彎曲剛度在一個量級，平紋芳綸布遠(yuǎn)小于前兩者，這一結(jié)果在圖6中反映出的現(xiàn)象是無緯PE和浸膠芳綸的速度衰減曲線近乎一致，平紋芳綸與它們差別很大。

如圖7所示，-曲線出現(xiàn)回形，這是因為刀具在刺入到最大位移后，刀具發(fā)生了回彈。計算每條-曲線下的面積可知，刀具所做的功·與刀具的動能1/2 m·v相等，但由于防刺服被完全穿透后便失效，計算實線-面積可知，浸膠芳綸參與轉(zhuǎn)化了24 J的全部刀具動能，無緯PE布在失效前參與轉(zhuǎn)化了9.0 J，而平紋芳綸布失效前僅參與轉(zhuǎn)化了1.6 J能量(見表5)。觀察圖7發(fā)現(xiàn)：浸膠芳綸布雖未被完全穿透，其最大動態(tài)位移也達(dá)到了40 mm，遠(yuǎn)高于防彈標(biāo)準(zhǔn)中的最大凹陷深度25 mm，存在鈍傷風(fēng)險；無緯PE布和平紋芳綸布被完全穿透后，刀繼續(xù)向前運動，刺入人體，其中無緯PE布穿透后刀會繼續(xù)前進(jìn)18.1 mm，而平紋芳綸布則會繼續(xù)前進(jìn)68 mm。由圖7進(jìn)一步可知，在動態(tài)實驗中，平紋芳綸布的刺穿點最集聚，其次是無緯PE布，最后是浸膠芳綸布。以上結(jié)果表明平紋芳綸布在短距離內(nèi)被全部刺穿，并且在相近的力下，浸膠芳綸布被刺入 2 mm而無緯PE布被刺入4 mm，反映了平紋芳綸布的抗面外剪切能力最差，其次是無緯PE布，最好的是浸膠芳綸布，與準(zhǔn)靜態(tài)實驗表征的面外剪切強(qiáng)度規(guī)律一致，也與硬度測試結(jié)果一致。

圖8將浸膠芳綸布和無緯PE布兩種表現(xiàn)優(yōu)異的材料防刺過程體現(xiàn)在時間軸上。如圖8所示，底層防刺材料的變形和頂層防刺材料的破壞實際上是同步發(fā)生的。對比兩種材料刺穿相同厚度的時間點可知，明顯無緯PE布被刺透地更快，但是若對比刀具的運動位移則發(fā)現(xiàn)，兩者較為接近。例如圖8中紅色虛線框部分，浸膠芳綸布被刺入3 mm，而無緯PE布被刺入5 mm，無緯PE布顯然比浸膠芳綸布消耗了更多的斷裂能、摩擦能和熱能，然而刀具在兩者中的運動位移和到達(dá)時間幾乎一致，結(jié)合圖6刀具此時的動能也幾乎一致，因此可以判斷材料的破壞和摩擦耗散只占刀具能量傳遞的一小部分，大部分轉(zhuǎn)換為防刺材料和背襯材料的彈性勢能和動能。由此可知，防刺材料并不能起吸能作用，更多的是防止刀尖穿透對人體造成傷害。根據(jù)這個準(zhǔn)則，防刺材料的研發(fā)重點應(yīng)該放在增加每層的面外剪切強(qiáng)度，而非吸能上面。

圖8 動態(tài)穿刺時刀具運動位移S-時間t示意圖Fig.8 Schematic diagram of S-t during dynamic stabbing

2.5 刺著點形貌分析

表6給出了3種材料在未損傷、準(zhǔn)靜態(tài)刺破和動態(tài)刺破下的迎刀面切口的掃描電鏡圖。首先對比3種材料在準(zhǔn)靜態(tài)刺破下的形貌發(fā)現(xiàn)，纖維和基體的切口整齊，破壞形式主要為剪切破壞，切口比較小。其次觀察3種材料的動態(tài)刺破切口時發(fā)現(xiàn)，纖維前端直徑收縮、卷曲明顯，出現(xiàn)較為明顯的拉伸破壞特征，切口較大。結(jié)合圖5刺破-曲線分析，準(zhǔn)靜態(tài)時刀尖和刀刃有充分的時間剪切斷接觸的纖維及基體，因此對于刺著點周圍的材料以及將要接觸材料影響較??；動態(tài)刺透整體時間僅10 ms左右，刀尖不能及時地剪切接觸的材料，導(dǎo)致周圍還未接觸的材料中纖維拉伸破壞，伴隨著局部大變形。

表6 3種材料的未損傷、準(zhǔn)靜態(tài)切口和動態(tài)切口形貌對比Table 6 Comparison of undamaged，quasi-static，and dynamic notches for the three materials

最后橫向?qū)Ρ?種材料的動態(tài)切口。如表6所示，浸膠芳綸布刺著點周圍樹脂基體破碎，部分纖維與樹脂脫離，基體破碎的裂紋向刀身側(cè)向延伸，表示在整個穿刺過程中吸能方式主要包括樹脂基體破碎、纖維與樹脂界面脫離、刺著點處纖維拉伸剪切破壞和裂紋擴(kuò)展區(qū)域纖維拉伸；無緯PE布中PE纖維被PET膜覆蓋、硬度較小，單層的彎曲剛度也較小，使得刀具刺入過程有大量的纖維參與到防刺中，刺著點周圍材料被向外推開、產(chǎn)生褶皺，部分PET膜與纖維層脫離，因此整個吸能過程主要包括纖維的剪切拉伸吸能、材料變形吸能和材料界面脫離吸能；平紋芳綸布僅包含纖維而無基體，因此在整個過程中破壞模式也最單一，絕大部分為纖維的剪切破壞，小部分為拉伸破壞，由于是正交編織，與刀身平行的纖維對于防刺的貢獻(xiàn)較少，并且缺乏基體對于纖維的限制，纖維受到刀具推擠相對滑移嚴(yán)重，其切口最大，也說明了硬度和彎曲剛度越小的防刺材料，其抗穿刺性能越差。

通過刺著點形貌分析發(fā)現(xiàn)，在纖維防刺芯片的設(shè)計中可結(jié)合基體，通過基體破碎、裂紋擴(kuò)展、材料變形和材料分離等多種破壞模式阻擋穿刺，會有更好的防刺效果。具體實施方案包括：利用樹脂基體浸漬高性能纖維、剪切增稠液浸漬高性能纖維、高性能纖維表面涂覆硬質(zhì)粒子等。當(dāng)然在市售產(chǎn)品中，也要考慮上述工藝的難度、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本等。

3 結(jié)論

本文通過對浸膠芳綸布、無緯PE布和平紋芳綸布3種防刺材料開展剛度測試、硬度測試、準(zhǔn)靜態(tài)穿刺實驗和動態(tài)穿刺實驗，研究了纖維復(fù)合材料的防刺機(jī)理及影響防刺性能的重要因素。得出以下主要結(jié)論：

1)相同面密度下，浸膠芳綸布的準(zhǔn)靜態(tài)刺破力最大，無緯PE布次之，平紋芳綸布最差；在動態(tài)穿刺實驗中，浸膠芳綸布未被穿透，無緯PE布和平紋芳綸布都被穿透，但無緯PE布的動態(tài)刺破力和失效前參與耗能都優(yōu)于平紋芳綸布。因此，浸膠芳綸布的防刺性能最好，無緯PE次之，平紋芳綸布最差。

2)3種防刺材料中浸膠芳綸布的硬度和彎曲剛度最大；防刺材料的硬度越大，抗面外剪切破壞的能力越強(qiáng)；防刺材料的彎曲剛度越大，抵抗變形的能力越強(qiáng)；硬度對防刺性能的影響要高于彎曲剛度。

3)動態(tài)穿刺下，3種防刺材料底層的變形和頂層的破壞實際上同步發(fā)生，刀具的動能大部分逐漸轉(zhuǎn)換為背襯材料與防刺材料的動能和彈性變形能，少量轉(zhuǎn)化為防刺材料的斷裂能、摩擦能和熱能，即使未完全穿透，浸膠芳綸布的刀具瞬時位移也達(dá)到了40 mm，存在鈍傷風(fēng)險。

4)防刺材料的防刺機(jī)理不是吸能，而是防止刀尖穿透、對人體造成傷害，因此增加防刺材料的面外剪切強(qiáng)度(或硬度)及彎曲剛度至關(guān)重要，通過纖維與基體結(jié)合的方式(如浸膠芳綸布)可有效提高防刺性能。