發展歷程
防彈衣作為一種重要的個人防護裝備，防彈衣經歷了由金屬裝甲防護板向非金
屬合成材料的過渡，又由單純合成材料向合成材料與金屬裝甲板、陶瓷護片等複合系統發展的過程。
人體裝甲的雛形可追溯至遠古，原始民族為防止身體被傷害，曾用天然纖維編織帶作為護胸的材料。武器的發展迫使人體裝甲必須有相應的進步。早在19世紀末期，用在日本中世紀的鎧甲上的真絲也用在了美國生產的防彈衣上。
第一次世界大戰的防彈衣1918法國1901年，威廉·麥肯雷總統被暗殺事件發生後，防彈衣引起了美國國會的矚目。儘管這種防彈衣可防住低速的手槍子彈(彈速為122米/秒)，但無法防住步槍子彈。於是，在第一次世界大戰中，出現了以天然纖維織物為服裝襯裡，配以鋼板製成的防彈衣。厚實的絲綢服裝也一度曾是防彈衣的主要組成部分。但是，真絲在戰壕中變質較快，這一缺陷加上防彈能力有限和真絲的高額成本，使真絲防彈衣在第一次世界大戰中受到了美國軍械部的冷落，未能普及。
在第二次世界大戰中，彈片的殺傷力增加了80%，而傷員中70%因軀幹受傷而死亡。各參戰國，尤其是英、美兩國開始不遺餘力地研製防彈衣。1942年10月，英軍首先研製成功了由三塊高錳鋼板組成的防彈背心。而在1943年度，美國試製和正式採用的防彈衣就有23種之多。這一時期的防彈衣以特種鋼為主要防彈材料。1945年6月，美軍研製成功鋁合金與高強尼龍組合的防彈背心，型號為M12步兵防彈衣。其中的尼龍66(學名聚醯胺66纖維)是當時發明不久的合成纖維，它的斷裂強度(gf/d：克力/旦)為5.9～9.5，初始模量(gf/d)為21～58，比重為1.14克/(厘米)3，其強度幾乎是棉纖維的二倍。
第一次世界大戰的防彈衣1917.英國韓戰中，美陸軍裝備了由12層防彈尼龍製成的T52型全尼龍防彈衣，而海軍陸戰隊裝備的則是M1951型硬質“多隆”玻璃鋼防彈背心，其重量在2.7～3.6千克之間。
以尼龍為原料的防彈衣能為士兵提供一定程度的保護，但體積較大，重量也高達6千克。
70年代初，一種具有超高強度、超高模量、耐高溫的合成纖維——凱夫拉(Kevlar)由美國杜邦(DuPont)公司研製成功，並很快在防彈領域得到了套用。這種高性能纖維的出現使柔軟的紡織物防彈衣性能大為提高，同時也在很大程度上改善了防彈衣的舒適性。美軍率先使用Kevlar製作防彈衣，並研製了輕重兩種型號。新防彈衣以Kevlar纖維織物為主體材料，以防彈尼龍布作封套。其中輕型防彈衣由6層Kevlar織物構成，中號重量為3.83千克。
隨著Kevlar商業化的實現，Kevlar優良的綜合性能使其很快在各國軍隊的防彈衣中得到了廣泛的套用。Kevlar的成功以及後來的特沃綸（Twaron）、斯派克特（Spectra）的出現及其在防彈衣的套用，使以高性能紡織纖維為特徵的軟體防彈衣逐漸盛行，其套用範圍已不限于軍界，而逐漸擴展到警界和政界。然而，對於高速槍彈，尤其是步槍發射的子彈，純粹的軟體防彈衣仍是難以勝任的。為此，人們又研製出了軟硬複合式防彈衣，以纖維複合材料作為增強面板或插板，以提高整體防彈衣的防彈能力。
第一次世界大戰的防彈衣綜上所述，近代防彈衣發展至今已出現了三代：第一代為硬體防彈衣，主要用特種鋼、鋁合金等金屬作防彈材料。這類防彈衣的特點是：服裝厚重，通常約有20千克，穿著不舒適，對人體活動限制較大，具有一定的防彈性能，但易產生二次破片。
第二代防彈衣為軟體防彈衣，通常由多層Kevlar等高性能纖維織物製成。其重量輕，通常僅為2～3千克，且質地較為柔軟，適體性好，穿著也較為舒適，內穿時具有較好的隱蔽性，尤其適合警察及保全人員或政界要員的日常穿用。在防彈能力上，一般能防住5米以外手槍射出的子彈，不會產生二次彈片，但被子彈擊中後變形較大，可引起一定的非貫穿損傷。另外對於步槍或機槍射出的子彈，一般厚度的軟體防彈衣難以抵禦。第三代防彈衣是一種複合式的防彈衣。通常以輕質陶瓷片為外層，Kevlar等高性能纖維織物作為內層，是防彈衣主要的發展方向。
印度MKU公司最新研製出的新型防彈衣（Instavest），號稱是目前世界上穿、脫速度最快的防彈衣。這款防彈衣的最大亮點就是能迅速穿上和脫下。它專門設計有快速拉環，只要拉動此環，整件防彈衣就能輕鬆脫下。據介紹，脫下該防彈衣只需1秒鐘時間，穿上這款防彈衣則需要45秒。
防彈機理
防彈衣的防彈機理從根本說有兩個：一是將彈體碎裂後形成的破片彈開；二是通過防彈材料消釋彈頭的動能。
美國在二三十年代研製出的首批防彈衣是靠連在結實衣服內的搭接鋼板提供防護的。這種防彈衣以及後來類似的硬體防彈衣即是通過彈開彈頭或彈片，或者使子彈碎裂以消耗分解其能量而起到防彈作用的。以高性能纖維為主要防彈材料的軟體防彈衣，其防彈機理則以後者為主，即利用以高強纖維為原料的織物“抓住”子彈或彈片來達到防彈的目的。
研究表明，軟體防彈背心吸收能量的方式有以下五種：
（1）織物的變形：包括子彈入射方向的變形和入射點臨近區域的拉伸變形；
（2）織物的破壞：包括纖維的原纖化、纖維的斷裂、紗線結構的解體以及織物結構的解體；
（3）熱能：能量通過摩擦以熱能的方式散發；
防彈衣（4）聲能：子彈撞擊防彈層後發出的聲音所消耗的能量；
（5）彈體的變形。為提高防彈能力而發展起來的軟硬複合式防彈衣，其防彈機理可以用“軟硬兼施”來概括。
子彈擊中防彈衣時，首先與之發生作用的是硬質防彈材料如鋼板或增強陶瓷材料等。在這一瞬間的接觸過程中，子彈和硬質防彈材料都有可能發生形變或斷裂，消耗了子彈的大部分能量。高強纖維織物作為防彈衣的襯墊和第二道防線，吸收、擴散子彈剩餘部分的能量，並起到緩衝的作用，從而儘可能地降低了非貫穿性損傷。在這兩次防彈過程中，前一次發揮著主要的能量吸收作用，大大降低了射體的侵徹力，是防彈的關鍵所在。影響防彈衣防彈效能的因素可從發生相互作用的射體（子彈或彈片）和防彈材料兩個方面考慮。就射體而言，它的動能、形狀和材料是決定其侵徹力的重要因素。普通彈頭，尤其是鉛芯或普通鋼芯彈在接觸防彈材料後會發生變形。在這一過程中，子彈被消耗了相當一部分動能，從而有效地降低了子彈的穿透力，是子彈能量吸收機理的一個重要方面。而對於炸彈、手榴彈等爆炸時產生的彈片或子彈形成的二次破片來說，情形就顯著不同了。這些彈片的形狀不規則，邊緣鋒利，質量輕，體積小，在擊中防彈材料尤其是軟體防彈材料後不變形。一般說來，這類碎片的速度也不高，但是量大而密集。軟體防彈衣對這類碎片能量吸收的關鍵在於：破片切割、拉伸防彈織物的紗線並使其斷裂，且使織物內部紗線之間和織物不同層面之間的相互作用，造成織物整體形變，在上述這些過程中碎片對外做功，從而消耗自身的能量。
在上述兩種類型的身體能量吸收過程中，也有一小部分的能量通過摩擦（纖維/纖維、纖維/子彈）轉化為熱能，通過撞擊轉化為聲能。在防彈材料方面，為了滿足防彈衣要最大程度地吸收子彈及其他射體動能的要求，防彈材料必須具有強度高、韌性好、吸能能力強的性能。目前用於防彈衣上，尤其是軟體防彈衣上的材料都以高性能纖維為主。這些高性能纖維以高強和高模為重要特徵。一些高性能纖維如碳纖維或硼纖維等，雖具有很高的強度，但由於柔韌性不佳，斷裂功小，難以紡織加工，以及價格高等原因，基本上不適用於人體防彈衣。具體說來，對防彈織物而言，其防彈作用主要取決於以下方面：纖維的拉伸強力、纖維的斷裂伸長和斷裂功、纖維的模量、纖維的取向度和應力波傳遞速度、纖維的細度、纖維的集合方式，單位面積的纖維重量，紗線的結構和表面特徵，織物的組織結構，纖維網層的厚度，網層或織物層的層數等。用於抗衝擊的纖維材料，其性能取決於纖維的斷裂能及應力波傳遞的速度。應力波要求儘快擴散，而纖維在高速衝擊下的斷裂能應儘可能提高。材料的拉伸斷裂功是材料抵抗外力破壞所具有的能量，它是一個與拉伸強力和伸長變形相關的函式。因此，從理論上說，拉伸強力越高，伸長變形能力也較強的材料，其吸收能量的潛力也越大。
但在實踐中，用於防彈衣的材料不允許有過大的變形，所以用於防彈衣的纖維必然同時具有較高的抵抗變形的能力，即高模量。紗線的結構對防彈能力的影響是源於不同的紗線織物會造成單纖強力利用率和紗線整體伸長變形能力的差異。紗線的斷裂過程首先取決於纖維的斷裂過程，但由於它是一個集合體，因此在斷裂機理上又有很大的差別。纖維的細度細，則在紗中的相互抱合較為緊貼，同時受力也較為均勻，因而提高了成紗的強度。
防彈衣 除此之外，紗線中纖維排列的伸直平行度、內外層轉移次數、紗線捻度等都對紗線的機械性能尤其是拉伸強力、斷裂伸長等有重要的影響。另外，由於受彈擊過程中會產生紗線與紗線、紗線與彈體的相互作用，紗線的表面特徵會對以上兩種作用產生或加強或削弱的效果。紗線表面油劑、水分的存在會降低子彈或彈片穿透材料的阻力，因此人們往往要對材料施行清洗和乾燥等處理，並尋求提高穿透阻力的辦法。具有高拉伸強力和高模量的合成纖維通常是高度取向的，所以纖維表面光滑、摩擦係數低。這些纖維用在防彈織物中時，受彈擊後纖維間傳遞能量的能力差，應力波不能迅速擴散，由此也降低了織物阻擊子彈的能力。普通的提高表面摩擦係數的方法如起絨、電暈整理等卻會降低纖維的強力，而採用織物塗層的方法則易造成纖維與纖維之間的“焊接”，結果使子彈衝擊波在紗線橫向發生反射，使纖維過早斷裂。為了解決這一矛盾，人們想出了各種各樣的方法。
美國聯合信號（AlliedSignal）公司向市場推出一種空氣纏繞處理纖維，通過使纖維在紗線內部相互糾纏，從而增加子彈與纖維的接觸。在美國專利5035111中推出了一種通過使用皮芯結構纖維提高紗線摩擦係數的方法。這種纖維的“芯”為高強纖維，“皮”則採用了一種強力稍低而具有較高摩擦係數的纖維，後者所占的比重為5%～25%。美國另一專利5255241所發明的方法與此相似，它是在高強纖維的表面塗復一層薄薄的高摩擦係數聚合物，以提高織物抗金屬物穿透的能力。這一發明強調了塗層聚合物與高強纖維表面應有較強的粘附力，否則在受彈擊時剝落的塗層材料反而會在纖維之間起固體潤滑劑的作用，從而降低纖維表面摩擦係數。
防彈衣除了纖維性質、紗線特徵之外，影響防彈衣防彈能力的重要因素還有織物的組織結構。用於軟體防彈衣上的織物結構類型包括針織物、機織物、無緯布，針刺非織造氈等。針織物具有較高的延伸率，因而有利於提高服用舒適性。但這種高延伸率用於抗衝擊會產生很大的非貫穿性損傷。另外，由於針織物具有各向異性的特徵，導致了在不同方向上具有不同程度的抗衝擊性。所以，儘管針織物在生產成本和生產效率方面具有優勢，但它一般只適用於製造防刺手套、擊劍服等，而不能完全用於防彈衣上。
目前在防彈衣中套用較為廣泛的是機織物、無緯布和針刺非織造氈。這三類織物由於其結構不同，各自的防彈機理也不盡相同，目前彈道學還無法給予充分的解釋。一般說來，子彈擊中織物後，會在彈著點區域產生一個徑向的振動波，並通過紗線高速擴散。當振動波到達紗線的交織點時，一部分波將沿著原先的紗線傳到交織點的另一邊，另一部分轉移到與之交織的紗線內部，還有一部分沿著原先的紗線反射回去，形成反射波。在上述三種織物中，機織物的交織點最多，受彈擊後，子彈的動能可通過交織點上紗線的相互作用得以傳遞，從而使子彈或彈片的衝擊力能在較大區域內吸收。
但與此同時，交織點在無形中又起了固定端的作用。在固定末端所形成的反射波與原來的入射波會產生同向疊加，使紗線受到的拉伸作用大大增強，在超過其斷裂強度後斷裂。另外，一些小的彈片還有可能將機織物中的單根紗線推開，從而降低了彈片穿透阻力。在一定範圍內，如果提高織物密度，可以減少上述情形出現的可能，並提高機織物的強度，但卻會增強應力波反射疊加的負效應。從理論上講，要獲取最好的抗衝擊性能是採用單向的、沒有交織點的材料。這也正是“Shield”技術的出發點。“Shield”技術即“單向排列”技術，是美國聯合信號公司於1988年推出並取得了專利的一種生產高性能非織造防彈複合材料的方法。
這一專利技術的使用權也授予了荷蘭DSM公司。運用這一技術製成的織物即為無緯布。無緯布是將纖維單向平行排列並用熱塑性樹脂粘結，同時將纖維進行層間交叉，並以熱塑性樹脂壓制而成。子彈或彈片的大部分能量是通過使衝擊點或衝擊點附近的纖維伸長斷裂而被吸收的。“Shield”織物可最大程度地保持纖維原有的強力，並迅速使能量分散到較大的範圍上去，加工工序也較為簡單。單層的無緯布疊合後可作為軟體防彈衣的主幹結構，多層壓制則可成為用於防彈加強插板等硬質防彈材料。
如果說在上述兩類織物中，大部分彈體能量是在衝擊點或衝擊點附近的纖維處，通過過度拉伸或刺穿使纖維斷裂而被吸收的，那么對以針刺非織造氈為結構的織物的防彈機理則無法解釋。因為實驗已表明，在針刺非織造氈中幾乎不發生纖維的斷裂。針刺非織造氈由大量短纖構成，不存在交織點，幾乎沒有應變波的固定點反射。其防彈效果取決於子彈衝擊能在氈中的擴散速度。人們觀察到，在被彈片擊中以後，在碎片模擬彈（FSP）的頂端有一卷纖維狀物質。於是預測，彈體或彈片在彈擊初始階段即變鈍，從而使其難以穿透織物。許多研究資料都指出，纖維的模量和氈的密度是影響整個織物防彈效果的主要因素。針刺非織造氈主要用於以防彈片為主的軍用防彈衣中。
新型品種
新型防彈衣幾千年來，盔甲的基本用途變化不大。首先，它阻止武器或者飛彈接
觸身體。其次，它分散武器的能，降低衝擊造成的傷害。儘管不是任何場合下都有效，但盔甲基本上能保護人們免受嚴重傷害或者死亡，尤其是來自那些正式武器。
防彈衣
過去幾年，人們不得不研製更堅固先進的盔甲來抵禦不斷升級的武器。然而，儘管有些改進，現代盔甲仍然和古代那些有些相似的缺點。無論是用金屬板還是纖維層製成，盔甲常常很笨重。有些盔甲很堅硬，所以用作手臂、腿和脖子處的防護就有些不切實際。所以，中世紀的盔甲都有縫隙和關節連線，這樣穿戴者才能活動。現代的盔甲一般僅能防護頭部和軀幹。
然而，一種新型的護甲兼有柔韌和輕量的特點。更不可思議的是，這種改進竟然是在原有護甲材料上增添液體。儘管還未全面投入戰鬥，但研究人員預測這種液體盔甲將很好地取現代防彈衣。士兵警察們最終可能用此來防護手臂和腿部。
在研究中的兩類液體護甲都是在凱夫拉縴維（一種廣泛用於防彈衣的合成纖維，譯者注）的基礎上發展起來的。當子彈或榴霰彈擊中凱夫拉防彈衣時，材料層通過大面積表面分散衝擊。子彈在通過凱夫拉縴維層的過程中，能量耗損並減速。原理就如同在受到撞擊時，汽車的氣囊分散衝擊並緩衝人體一樣。
儘管凱夫拉是纖維，但凱夫拉縴維做的護甲卻不像其他衣服一樣能彎折。阻礙子彈需要20到40左右的纖維層，這么一疊纖維就很硬了。同樣這樣的護甲也很重——即便除去內部用作額外保護的陶瓷防護層，一件通常也10磅（4.5公斤）多。然而，有兩種不同的流體，能讓凱夫拉防彈衣使用更少的纖維層，使其更輕便柔韌。兩者都有一個共同點——它們對刺激有強烈的反應。
液體防彈衣
液體防彈衣：重僅為傳統防彈衣一半
英國BAE系統公司研製一種神奇的新型液體防彈衣。這一具有革命性的發明採用一種名為“剪下增稠液”的液體，該液體在受到子彈衝擊時會變硬從而起到阻擋子彈的作用。新型液體防彈衣可以為士兵提供史無前例的有效保護，同時又能保證他們自由靈活地運動，不再受到笨重的傳統防彈衣的限制。
作為全球著名的防禦、航空宇宙、安全公司，BAE系統公司所研製的新型液體防彈衣質量更輕、防禦保護效果更好，彈性和靈活性都得到大大加強。“剪下增稠液”還可以噴塗於兩層凱夫拉爾之間，製成超強超薄防彈衣。本來，凱夫拉爾材料的強度就是鋼鐵的五倍，因此它也被認為是標準的防彈衣材料。這種新型超強超薄防彈衣比普通的防彈衣要薄得多，而重量只相當於普通的一半。
“剪下增稠液”中自由懸浮著許多特殊粒子。當液體因為被子彈衝擊而被攪亂時，其中的特殊粒子相互碰撞，形成了對這種攪動的抵抗力。當攪動力足夠大時，這些粒子其實就已被相互“鎖定”。當子彈高速撞擊這種材料時，“剪下增稠液”防彈衣就會吸引撞擊能量，並迅速變得極其堅硬。
對付刀具
軟質防彈衣防刺么？
很多人認為軟質防彈衣連子彈都防得住，對付刀具的切割和穿刺還不是小菜一碟，但很遺憾，軟質防彈衣並不完全具備防刺服的功能。為什麼呢？
軟質防彈衣是凱夫拉材料編制而成的，當彈頭擊中軟質防彈衣時，韌性極強的凱夫拉縴維會把彈頭的動能傳遞到整個軟質防彈衣上，這樣就可以達到防彈的效果。也就是說軟質防彈衣的原理實際上是把彈頭的衝擊動能分擔到每一個凱夫拉縴維上，所以挨過一槍軟質防彈衣就整個報廢了。但刀具所產生的是剪應力，力的方向垂直於纖維材料，而且刀尖的能量密度遠高於彈頭，學過材料的人都知道，纖維材料對於垂直方向的剪應力的抵抗是最差的，甚至可以說沒什麼效果，所以對於刀具，軟質防彈衣只好望而興嘆了。高速槍彈對軟質防彈衣的衝擊與利器的劈砍及衝擊作用機理也不一樣，前者的能量分散主要通過彈頭變形、纖維斷裂及衝擊波的傳播方式將能量分散或消耗掉，而刀對軟質防彈衣的穿刺主要靠剪下原理，能量分散範圍比較窄，特別是頭部較尖的刺刀更不容易防住。
市場上沒有哪一型軟質防彈衣產品能通過GA68-1994標準規定的耐900N力穿刺性能試驗，更不能達到即將頒布的新防刺服標準規定的動態25J穿刺性能。當然，軟質防彈衣都有一定的防刺效果，其防穿刺的能力要根據防彈衣的結構（主要是防彈材料的結構組成）來定。要想防穿刺效果達到防刺服的標準規定，則只能選擇硬質防彈衣和專門的防刺服。
反恐有力
防彈衣雖然普通刑事案件中的兇犯所用兇器還比較傳統，不外乎刀槍棍棒，比較
容易對付。然而，不少黑社會組織、販毒集團、恐怖組織手中的武器就越來越先進了。因此，各國科學家開發了一些對付這些先進武器的先進防彈衣。
一是防電子防彈衣。這種防彈衣不僅能防彈，而且還能捕捉到來襲炮彈所發出的信號以後，立即進行處理，並在幾微秒之內對信號進行修改，並傳送出去，使來襲炮彈引信受騙上當，在距離幾百米的地方就誤認為已到達了應該引爆的高度，從而提前爆炸。
防彈衣
二是蜘蛛絲防彈衣。在美國南部的佛羅里達州和許多拉美國家，生活著一種別名叫作“金眼”的蜘蛛。它的體形較大，素以結網粘捕飛鳥而著稱。美國軍方對這種蜘蛛進行了大量研究，發現它的絲有著非常好的力學性能，抗張強度和彈性俱佳，是製作防彈衣物極為理想的材料。用它製作的防彈衣，重量將更輕、防彈性能將更好。美國正在解決利用人工方法生產蜘蛛絲，採取生物基因工程技術進行生產絲纖維蛋白物，與蜘蛛絲進行混合，生產出製作防彈衣的材料。
防彈衣三是仿生防彈衣。這種防彈衣，採取具有松塔和鹿角等生物的屬性製作的。穿上這種防彈衣的士兵，將可以抗風雨、防子彈。這是因為，松塔能有效地對付潮濕，當大氣濕度下降，松塔的鱗狀葉子便會自動張開進行“呼吸”。基於此，利用類似松塔結構的人造纖維系統，組成新的纖維結構，能適應外界自然條件的變化。英國已著手研製這種仿生防彈衣，並將於2010年裝備部隊。
四是納米防彈衣。香港科技大學的研究人員在超高分子量聚乙烯塑膠中加入碳納米管，大大提升這種新型高強纖維的防彈功能。碳納米管可提升超高分子量聚乙烯的工程特性，加強其散熱力，利用這類材料製成的防彈衣不但可以承受更大的衝擊力，且更透風、更輕巧、更舒適。化工系副教授高平博士表示：“我們開發的技術可以有效控制納米碳管沿著塑膠纖維的方向排列，這種納米合成纖維的抗拉強度比高強度的鋼絲還要強八倍之多。”
五是液體防彈衣。英國南安普敦大學的科學家們發明了一種用從液體水晶提煉的纖維製成的防彈背心。研究人員在實驗過程中發現，當對一層水晶施加電壓時，所有液體水晶呈同一方向排列，並形成一個長形分子鏈。用化學手段使水晶分子鏈結合，形成強拉力纖維，然後用天然樹脂將纖維定型，便製成超強力纖維。有關專家表示，這是世界上最先進的防彈背心(英文：bullet resistance vest)。
