人間は何千年もの間、鎧を着てきました。古代の部族は狩猟に出かけるときに動物の皮や植物を体の周りに巻き付け、古代ローマや中世ヨーロッパの戦士は戦いに向かう前に胴体を金属板で覆いました。 1400 年代までに、西洋世界の鎧は非常に洗練されたものになりました。適切な鎧を着ていれば、ほぼ無敵でした。
1500 年代の大砲と銃の開発により、すべてが変わりました。これらの武器は発射体を高速で投げつけ、金属の薄い層を貫通するのに十分なエネルギーを与えます。従来の鎧の素材の厚さを増やすことはできますが、すぐに人が着用するには扱いにくく重くなりすぎます。エンジニアが人が快適に着用できる信頼性の高い防弾鎧を開発したのは 1960 年代になってからでした。従来の鎧とは異なり、このソフトボディアーマーは金属片で作られていません。最先端の織物繊維で形成されており、ベストやその他の柔らかい衣類に縫い付けることができます。
厚いセラミックまたは金属板で作られた硬い防弾チョッキは、基本的には中世の騎士が着用する鉄のスーツと同じように機能します。弾丸やその他の武器が弾かれるのに十分な硬さです。つまり、装甲材料は弾丸が押し込まれるのと同じ力（またはほぼ同じ力）で弾丸を押し出すため、装甲は貫通されません。
通常、ハード ボディ アーマーはソフト ボディ アーマーよりも保護力が高くなりますが、はるかに扱いにくいです。警察官や軍人は、攻撃の危険性が高い場合にこの種の防護服を着用することがありますが、日常使用では通常、通常のシャツやジャケットのように着用できる柔軟な防護服である柔らかい防護服を着用します。
なぜボディーアーマーはセラミックプレートで作られるのでしょうか？浴室のタイルはセラミックでできており、非常に脆くて壊れやすいものです。ボディーアーマーの何が良いのですか？
セラミックとして分類される材料は数千種類あることが判明しました。防弾チョッキに使用されるセラミックはアルミナと呼ばれ、化学式は Al2O3 です。サファイアはアルミナでできており、非常に強い素材です（「 」を参照）。
プラスチックポリエチレンで作られた硬質プレートもあります。セラミックよりも厚く、強度はそれほど高くありませんが、軽いです。
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ソフトボディアーマー
ソフトボディアーマーはかなり謎めいた概念です。どうやって柔らかい衣服で銃弾を防ぐことができるのでしょうか?実際に働いている原理は非常に単純です。本質的には、防弾素材は非常に強力なネットにすぎません。
これがどのように機能するかを理解するには、サッカーのゴールを考えてみましょう。ゴールの後ろは、互いに絡み合ってゴールフレームに固定された、長い長い紐で形成されたネットで構成されています。サッカー ボールを蹴ってゴールに入れると、ボールには前方慣性の形で一定量のエネルギーが生じます。ボールがネットに当たると、その特定の点でテザーラインを押し返します。各テザーはフレームの一方の側からもう一方の側まで伸びており、衝撃点からのエネルギーを広範囲に分散します。
テザーが絡み合っているため、エネルギーはさらに分散されます。ボールが水平方向のテザーを押すと、そのテザーは絡み合ったすべての垂直テザーを引っ張ります。これらのテザーは、接続されているすべての水平テザーを順番に引っ張ります。このように、ボールがどこに当たったとしても、ネット全体がボールの慣性エネルギーを吸収するように機能します。
防弾材料の一部を強力な顕微鏡の下に置くと、同様の構造が観察されるでしょう。長い繊維が絡み合って緻密なネットを形成します。もちろん、弾丸はサッカーボールよりもはるかに速く移動するため、ネットはより強力な素材で作られる必要があります。ボディーアーマーに使用される最も有名な素材はケブラー繊維です。ケブラーは従来の衣類繊維と同様に軽量ですが、同じ重量の鋼鉄よりも 5 倍の強度があります。この素材を高密度のネットに織り込むと、大量のエネルギーを吸収できます。
防弾チョッキは、弾丸が体に到達するのを防ぐだけでなく、弾丸の力によって引き起こされる鈍的外傷からも保護する必要があります。次のセクションでは、着用者が重傷を負わないように、軟体防具がこのエネルギーにどのように対処するかを見ていきます。
ケブラーは、防弾チョッキの製造に使用される最も一般的な繊維ですが、他の素材も開発されています。
最も容易に入手可能な代替繊維はベクトランと呼ばれ、ケブラーの約 2 倍の強度があります。ベクトランは鋼鉄の 5 ～ 10 倍の強度があります。
もう 1 つの急速に出現している繊維は、クモの糸です。そう、蜘蛛の糸です。ヤギはクモの糸の化学成分を生成するように遺伝子操作されており、その結果得られる材料はバイオスチールと呼ばれます。鋼のストランドは、同等の鋼のストランドよりも最大 20 倍の強度を持つ可能性があります。鶏の羽も使用できる可能性があります。ネブラスカ大学リンカーン校の研究者は、それらを紡いで軽量で非常に丈夫な布地を作っています。羽毛は蜂の巣状の細かい構造をしているため、銃弾にも強いのかもしれません。
もう一つの候補はカーボンナノチューブで、これはクモの糸よりもさらに強力であることが期待されています。カーボンナノチューブの糸はまだ希少ですが、布地はさらに希少です。ナノチューブの現在の価格は 1 グラムあたり 500 ドルです。やがて価格は下がり、カーボンナノチューブは防弾チョッキに使用できる繊維になるはずだ。
鈍的トラウマとランキング耐性
前のセクションでは、柔らかい防弾素材がサッカー ゴールのネットと基本的に同じように機能することを見てきました。サッカーのゴールと同様、発射物のエネルギーを吸収するには、ある程度の量を「与える」必要があります。
サッカー ゴールにボールを蹴るとき、ネットはかなり遠くまで押し戻され、ボールの速度は徐々に遅くなります。これはボールがフィールドに跳ね返るのを防ぐため、ゴールにとって非常に効率的なデザインです。しかし、防弾素材では、衝撃時にベストが着用者の身体に深く入り込みすぎるため、これほどの効果は得られません。衝撃による鈍的外傷が狭い領域に集中すると、重度の内部損傷を引き起こす可能性があります。
防弾チョッキは、一箇所であまりにも強い力が感じられないように、鈍的外傷をベスト全体に分散させる必要があります。これを実現するには、防弾素材の織りが非常に緻密でなければなりません。通常、個々の繊維はねじれ、各点での密度と厚さが増加します。さらに剛性を高めるために、材料を樹脂物質でコーティングし、2層のプラスチックフィルムで挟み込みます。
もちろん、防弾チョッキを着ている人でも弾丸の衝撃のエネルギーを感じますが、それは特定の領域ではなく胴体全体で感じられます。すべてが正しく機能すれば、被害者は重傷を負うことはありません。
一枚のレイヤーでは十分な距離を移動できないため、ベストは多くの異なるレイヤーを使用して弾丸の速度を低下させる必要があります。各「ネット」は弾丸の速度を少しずつ遅くし、最終的に弾丸が停止します。この材料はまた、衝撃点で弾丸を変形させます。基本的に、粘土を壁に投げつけると広がるのと同じように、弾丸は先端で広がります。弾丸のエネルギーをさらに減少させるこのプロセスは、「マッシュルーム化」と呼ばれます。
完全に貫通できない防弾チョッキは存在しませんし、攻撃に対して無敵になる防弾チョッキも存在しません。実際、現在ではさまざまな防弾チョッキが入手可能であり、種類によって効果も大きく異なります。私
現代の軟体防具は複数の超強力なウェビング層で構成されていることがわかりました。この素材は弾丸のエネルギーを広範囲に分散させ、貫通を防ぎ、鈍的外傷を消散します。この種の装甲は、硬質装甲と同様に、使用される材料や装甲の設計に応じて、その有効性が大幅に異なります。
米国では、防弾チョッキのレベルは、米国司法省の機関である国立司法研究所 (NIJ) によって認定されています。レベルは I、II-A、II、III-A、III、IV です。広範な実験室テストに基づいて、研究者は新しい防弾チョッキのデザインを 7 つのカテゴリのいずれかに分類します。カテゴリ I の防弾チョッキは最も低いレベルの保護を提供し、カテゴリ IV は最高の保護レベルを提供します。ボディアーマーのクラスは、どのような武器を防御するかによって説明されることがよくあります。最も低いレベルの防弾チョッキは、衝撃時の力が小さい傾向にある比較的小さな口径（直径）の弾丸から保護するためにのみ信頼できます。一部の高グレードの防弾チョッキは、強力なショットガンの射撃から身を守ることができます。カテゴリ I から III-A は柔らかく、隠蔽可能です。タイプ III は、硬質または半硬質プレートを使用した最初のタイプです。
一般的に言えば、防弾材料の層が多い装甲ほど、より優れた保護を提供します。一部の防弾チョッキでは、重ね着を追加できます。一般的なデザインの 1 つは、ベストの内側または外側にポケットを付けることです。追加の保護が必要な場合は、金属またはセラミックのプレートをポケットに挿入します。それほど多くの保護が必要ない場合は、ベストを通常のソフトアーマーとして着用できます。
特定の装甲設計がどれほど効果的であるかを判断するために、研究者はあらゆる種類の弾丸をあらゆる種類の角度と距離で発射します。防具が特定の距離で特定の武器に対して有効であるとみなされるには、危険な鈍的外傷を引き起こすことなく弾丸を阻止する必要があります。研究者らは、装甲の内側に粘土の層を成形することで鈍的外傷を判定します。着弾時に粘土が一定量以上変形すると、その装甲はその兵器に対して効果がないとみなされる。
防具の選択
比較的小口径の弾丸しか阻止できないカテゴリー I の防弾チョッキを警察官が着用するのは、より高いランクの防弾チョッキで優れた防御力が得られるのに、奇妙に思えるかもしれません。しかし、この決定には十分な理由があります。通常、高いランクの鎧は、低いランクの鎧よりもはるかにかさばって重いため、次のような問題が発生します。
- 警察官は、かさばる鎧を着ていると柔軟性と快適さが低下し、警察の業務に支障をきたします。胴体に大きな重量を背負っていると、犯罪者をうまく追いかけることはできません。
- 装甲が重くなると、士官が重傷を負う可能性が実際に増加する可能性があります。攻撃者は、薄い隠しベストよりも重装甲のジャケットを意識するため、頭などの体の非装甲部分を狙う可能性があります。
- 鎧が重くなると不快感が増すため、警察官がまったく防護服を着用しない可能性が高くなります。警察署は、警察官に実際に着用してもらうために、比較的快適な防弾チョッキの選択に細心の注意を払っています。
テクノロジー企業がより軽量でより強力な素材を開発するにつれて、装甲の有効性と快適性は将来的に確実に向上します。私たちは確かに、貫通不可能な鎧からは程遠いです。しかし 50 年後には、先進的な装甲が警察官に、より高いレベルの防護力を与えてくれるでしょう。おそらく、今後数年間で民間用防弾チョッキも増加するでしょう。衣服の下にフィットしたり、アウタージャケットとしても着用できる、快適なソフトボディアーマーの市場は成長を続けています。銃による暴力が増加する中、多くの国民は毎日戦場を歩いているかのように感じており、それに応じた服装をしたいと考えています。
民間用防弾チョッキや、市販されている他の多くの種類の防弾チョッキについて詳しく知りたい場合は、次のページのリンクをご覧ください。
