如果光从表面上来看的话，珍珠和乐高似乎“八竿子都打不着”，自然，你也很难想象一件防弹衣或者装甲车的防护装甲会和他们有任何关系。然而，事实上，这三者之间有着千丝万缕的联系——这是美国陆军研究办公室最近在试图寻找如何更好保护战场上的士兵和装备的时候发现的——美国三角研究园（Research Triangle Park）近期的研究成果表明，那些圆润、光滑、色泽诱人的珍珠能在改善军用装甲防护方面能发挥巨大的作用。

▲在咱们日常生活中，珍珠母更多是作为一种中药材存在

由美国陆军研究办公室（ARO；Army Research Office）[1]资助的纽约州立大学水牛城分校的研究小组，通过模仿珍珠的外壳（珍珠层，或者叫做“珍珠母”、“珠母贝”），创造了一种比钢结构强度高14倍，轻8倍（也就是密度很小）的轻质塑料，试验结果表明，这种轻质塑料是吸收子弹和其他弹道冲击力的理想材料。

▲任申强领导的研究小组对珍珠母的结构进行了深入的研究

这项研究成果最早发表在《美国化学学会应用高分子材料》期刊上，该论文的主要作者，纽约州立大学水牛城分校复兴研究院成员、机械与航天工程系教授任申强（音译；Shenqiang Ren，听起来应该是个华人）博士表示：这种材料质地非常硬，且相当坚韧。它不仅可以用于背心、头盔和其他类型的防弹衣，还能够用做舰船、直升机和其它交通工具的防护装甲。

▲乐高大家都玩过，但是美国陆军玩出了“新高度”

这种新颖的材料主体是一种改性的聚乙烯（聚乙烯就是最常见的一种塑料），这种改性塑料被称为超高分子量聚乙烯（UHMWPE；ultra high molecular weight polyethylene），超高分子量聚乙烯常被用于制造人造髋关节和吉他拨片等产品。任申强领导的研究小组在设计新型UHMWPE时候，从珍珠母的成型方式中获得了灵感——珍珠本质上是一种软体动物通过将碳酸钙“排列”成类似于连锁砖块的结构而形成的结晶体。碳酸钙本身并不是非常的坚固，但是通过将其排列成类似于乐高（LEGO）的连锁砖结构，就会具有相当强的抗冲击能力。像珍珠母一样，研究小组设计的新材料具有一个非常坚固的外壳，并且有着更为坚韧灵活的内部结构，能够被动变形来吸收弹药的冲击力。

▲改进的UHMWPE材料可以说全方位超过了传统材料

美国陆军研究办公室项目负责人埃文·伦纳斯特伦博士表示：“任教授设计的UHMWPE能够显著提高装甲的高强度冲击耐受性，这一研究成果很可能促进新一代轻型装甲的问世，这些装甲／护具将能在为士兵提供防护能力的同时，确保其灵活性、机动性。相比于钢铁或者现在流行的陶瓷装甲，UHMWPE更容易被铸造成复杂的形状，从而为士兵、战车和其他陆军装备提供全方位的防护能力。”

▲名噪一时的凯夫拉纤维装甲其地位可能要被珍珠+乐高的组合所取代

说白了，这种新材料也是一种所谓的“软装甲”——由柔软而紧密编织的材料制成，从而形成能够阻挡子弹的坚固的网层——和著名的“凯夫拉”纤维有着异曲同工之妙（当然目前的凯夫拉纤维强度只有钢结构的５倍左右）。研究小组还发现新的材料具备很高的导热率，使其具备快速散热能力，从而进一步帮助它吸收子弹和其他弹药的冲击能量。研究小组还尝试向UHMWPE材料中添加二氧化硅纳米颗粒进行进一步试验，试验表明，这些微小的颗粒可以显著提升该材料的性能，从而使制造出更坚固的装甲成为可能。

“所有的工作都表明，正确的材料设计方法会对美国陆军的技术发展产生重大影响。”伦纳斯特伦博士最后如此总结道。

*注释

[1] 美国陆军研究办公室ARO是美国陆军作战能力发展指挥部（ACCDC；Army Combat Capabilities Development Command)陆军研究实验室（ARL；Army Research Laboratory）的一个组成部分。