说起陶瓷，最常出现在人们印象中的是那些精美、轻巧、脆硬、易碎的瓷器，但是大多数人很难将陶瓷与坦克、飞机和舰艇等武器平台的防护装甲，以及单兵防弹衣的防护插板等联系起来。实际上，陶瓷材料作为抵御枪弹和穿/破甲弹的最好防护材料之一，已经在历经了枪弹和炮火60余年的洗礼。今天以陶瓷为主要材料的陶瓷复合装甲，依然是为装甲车、飞机、舰艇和人员提供高效防护的重要装备。

美国海军陆战队M1A1主战坦克广泛应用了陶瓷复合材料装甲（图片来源：美国海军陆战队）

  那么，轻脆易碎的陶瓷凭什么能够阻挡枪弹、穿甲弹甚至是导弹弹头的攻击呢？首先我们了解一下装甲防护的基本原理。简而言之，装甲防护通过装甲来消耗、吸收、卸除弹头的动能，并造成弹头减速、变形、破碎和偏移等，最终将弹头对装备平台或人员的损害降低到最小或无害状态。如早期的钢铁等金属材料装甲，在弹头撞击的过程中，通过金属结构发生的塑性变形来吸收弹头的能量，从而发挥保护作用。但是随着穿/破甲弹普遍使用高密度合金钢、碳化钨或钨、贫铀合金钢等材料制作弹头，穿/破甲性能大幅提升，如目前主战坦克的穿甲弹在2000米标准距离上对均质钢装甲的穿甲厚度普遍达到了700毫米至900毫米。金属装甲如果要成功抵御此类弹头，必须相应的增加厚度，装甲的体积、重量必然相应增加。这将对舰艇、飞机、装甲车和单兵等造成致命的限制：装甲体积变大、重量剧增，平台和人员的机动性严重受限，战斗力将极大打折。因此，具有密度低、重量轻、体积小、硬度高、抗压强度大、抗击打能力强等优势的陶瓷复合材料就成为了现代战场防护装甲的首选。

某型复合陶瓷装甲进行实弹测试正面（左）和反面（右）效果图（图片来源：维基百科）

  当前，用于防护装甲的陶瓷复合材料主要有碳化硼、三氧化二铝、碳化硅、氮化铝和四氮化三硅等。陶瓷复合材料装甲的防护原理，主要体现为利用陶瓷材料轻脆易碎的特性，通过材料的碎裂及其破碎微粒特殊的作用来吸收弹头的动能，从而实现超强的防护效果。

  陶瓷复合装甲的制备通常采用分层材料叠加的工艺来实现。其中最典型的一种是采用“奶油夹心饼干”式的三层结构：最外侧的面板层采用硬度很高的合金钢、最里侧的背板层采用韧性很强的合金钢，中间层则采用不同形状的陶瓷颗粒组成，陶瓷颗粒的空隙则用玻璃纤维增强树脂进行填充。当高速穿甲弹弹头碰触并轰开“夹心饼干”的面板层时，弹头变钝变形并被消耗掉大量的动能；弹头进入到中间层并与坚硬易碎的陶瓷颗粒作用时，陶瓷颗粒碎裂耗能的同时，形成新的碎屑像沙袋一样再次分解消散了弹头的大部分冲击能量；当已经卸掉绝大部分能量的弹头最后与高韧度的最内侧金属背板层相遇时，再次经受金属结构塑性变形吸收弹头能量的过程，此时千疮百孔弹头真的就照应了“强弩之末，势不能穿鲁缟”这句古语描述的态势了。这种陶瓷复合装甲最早由位于英国乔巴姆镇的国防部车辆工程局于1974年研制，被称为“乔巴姆装甲”。它既是世界上第一款用于成功用于实战的陶瓷装甲，也成为陶瓷复合装甲的代称。

英国陆军的“挑战者2”主战坦克采用乔巴姆装甲（图片来源：英国国防部）

  另一种典型的陶瓷复合装甲则是以陶瓷为面板层、纤维复合材料为背板，中间用胶粘剂粘结，同时在陶瓷表面覆盖由一层特殊的高抗张强度尼龙布止裂层：当弹头撞击到陶瓷面板时，高硬度、高模量、高压缩强度的陶瓷对弹体造成极大破坏和变形，降低弹体的速度，并将局部冲击载荷扩散到更大区域，增大弹头与装甲的作用面积；同时，破碎的陶瓷和弹体相互磨蚀，进一步卸掉弹体的侵彻能量;随后，复合材料背板利用良好的抗冲击性能和塑性弯曲、拉伸、分层及纤维变形，进一步吸收弹体和破碎陶瓷的剩余能量；此外，尼龙布止裂层对碎裂陶瓷颗粒的束缚作用，同样会大幅增加陶瓷面板层消耗弹头动能的效果。

某型陶瓷-芳纶复合材料层压装甲板弹道测试结果图（图片来源：维基百科）

  实验室实测数据显示了陶瓷复合装甲强悍的防护能力：陶瓷复合装甲对动能弹的防护效率比均质钢装甲提高30%以上，同时重量减轻40%-50%；氧化铝或碳化硅陶瓷复合装甲的硬度可达莫氏硬度9级以上（莫氏硬度最高的金刚石，级别为10级），能够有效抵御穿甲弹等弹药的侵彻；碳化硼陶瓷装甲对聚能装药破甲弹的防护能力提升50%以上，现代舰船采用的多层陶瓷复合装甲系统，可有效抵御反舰导弹和鱼雷的攻击。（梁春晖）