毋庸置疑，對(duì)爆炸沖擊傷施以有效防護(hù)，其結(jié)果必將勝于任何最優(yōu)良的救治。據(jù)美國(guó)陸軍外科研究所近十年數(shù)據(jù)，伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)共有4 596名美軍死亡，其中73.7%是爆炸傷，87.3%的傷員在到達(dá)醫(yī)療機(jī)構(gòu)之前死亡，有幸收治入院的傷員伴隨多種復(fù)合損傷，現(xiàn)有救治技術(shù)常難以奏效。中國(guó)近些年（2000年1月—2017年4月）來，僅國(guó)家安監(jiān)局報(bào)告的生產(chǎn)作業(yè)爆炸事故達(dá)2 098起，死傷29 579人，平均每3天發(fā)生一起爆炸事故。因此，降低爆炸沖擊傷致死、致殘率、促進(jìn)傷員后期康復(fù)的明智選擇重在防護(hù)，其中以沖擊波作為始動(dòng)致傷因素是爆炸沖擊傷防護(hù)的關(guān)鍵所在。在爆炸沖擊波的巨大能量傳遞中，有效防護(hù)的核心要素就是如何避免或減少人體對(duì)沖擊波及其裹挾因素負(fù)載能量的迅速吸收。從中國(guó)傳統(tǒng)哲學(xué)思想分析，遵循以柔克剛、生克制化、趨利避害、防患未然的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)爆炸沖擊傷防護(hù)有重要價(jià)值。本章節(jié)從沖擊傷診治角度思考沖擊傷防護(hù)現(xiàn)狀及其現(xiàn)實(shí)需求，并結(jié)合沖擊傷防護(hù)材料與裝備研發(fā)現(xiàn)狀，探討爆炸沖擊傷防護(hù)策略的精準(zhǔn)性和適配性，旨在為我國(guó)爆炸沖擊傷防護(hù)提供有益的借鑒和啟示。

爆炸沖擊傷防護(hù)與中國(guó)四大發(fā)明之一火藥密不可分，早在西漢初年我國(guó)已發(fā)明黑火藥，以火藥為原料的各種爆炸物構(gòu)成沖擊傷最初的致傷源。在隨后的數(shù)千年歷史變遷中，戰(zhàn)爭(zhēng)和非戰(zhàn)爭(zhēng)性爆炸此起彼伏，生生不息。人類對(duì)爆炸沖擊傷的防護(hù)最初是從傷死的恐懼和悲痛中，不斷生起警惕戒備意識(shí)，在可能發(fā)生爆炸的場(chǎng)所，想方設(shè)法將易燃易爆物品加以隔離、遮擋。戰(zhàn)場(chǎng)或沖突環(huán)境下，盾牌、頭盔、鎧甲等屏蔽裝備構(gòu)成了爆炸沖擊傷防護(hù)的雛形。因此，人類對(duì)爆炸沖擊傷防護(hù)始于戰(zhàn)爭(zhēng)或矛盾沖突，是在警惕爆炸、遠(yuǎn)離爆炸、屏蔽遮擋、兵器防御過程中，一種逃避死傷，保全生命的本能。

在近代，特別是諾貝爾發(fā)明炸藥后，炸藥作為高能武器和生產(chǎn)爆破的主要內(nèi)容物，在世界范圍或局部軍事沖突、恐怖襲擊、生產(chǎn)作業(yè)中，得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，采礦工業(yè)用炸藥和礦井內(nèi)瓦斯爆炸傷亡中，沖擊傷亦占有相當(dāng)比例。然而，爆炸沖擊傷防護(hù)由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的局限性，對(duì)爆炸沖擊傷的致傷機(jī)制不甚明了，防護(hù)材料和裝備上也未能獲得有效提升，因此，在近代的社會(huì)動(dòng)蕩發(fā)展中，有限屏蔽、主動(dòng)隔離以及被動(dòng)逃避仍是防護(hù)爆炸沖擊傷的被動(dòng)之舉。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，特別是近半個(gè)世紀(jì)以來，雖然世界范圍沒有大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)，但由于局部沖突、爆破作業(yè)、恐怖襲擊以及易爆危險(xiǎn)品失控性爆炸，可造成嚴(yán)重的無防護(hù)或防護(hù)不及的爆炸傷亡事故。目前，世界上多個(gè)國(guó)家擁有核武器，核爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊震動(dòng)，能夠嚴(yán)重破壞深達(dá)數(shù)百米的地下工程，爆心及附近人員難以幸存，遠(yuǎn)離爆心人員因傷亡情勢(shì)不一無疑是防護(hù)的目標(biāo)人群。近十年來，嚴(yán)重爆炸事故在國(guó)內(nèi)、外呈逐漸增多趨勢(shì)，但針對(duì)爆炸沖擊傷更多集中在診治水平的漸進(jìn)提升方面。對(duì)于爆炸沖擊傷的防護(hù)雖已進(jìn)行了積極探索，并在實(shí)驗(yàn)研究方面積累了許多數(shù)據(jù)，人類逐漸認(rèn)識(shí)到，爆炸發(fā)生時(shí)，環(huán)境條件不同，受傷靶器官不一。由于沖擊波超壓（overpressure）、負(fù)壓（underpressure）、動(dòng)壓（dynamic pressure）、噪聲和震動(dòng)等復(fù)合因素存在，傷情輕重不同。因此，對(duì)于爆炸沖擊傷防護(hù)，其本質(zhì)就是探尋有效措施以實(shí)現(xiàn)爆炸沖擊能量的轉(zhuǎn)換和耗散。既往有采用石膏鞘、橡膠服、棉服、耳塞等。按照以人為本的思想，防護(hù)工事的構(gòu)建已充分考慮到作業(yè)人員的防沖效能，有效避免了物在人傷、人亡的情況發(fā)生。同時(shí)，對(duì)于防護(hù)部位的劃定和爆炸現(xiàn)場(chǎng)人員抗爆體位均有研究，且基于實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，在防護(hù)材料、防護(hù)裝備以及防護(hù)策略的理論跟進(jìn)和深度挖掘上均有顯著加強(qiáng)。特別是近年提出的各類隔沖耗能措施，削峰彌谷、轉(zhuǎn)動(dòng)為勢(shì)、化大為小的防護(hù)原則，進(jìn)一步推動(dòng)了防護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)、防護(hù)材料的革新，以及防護(hù)手段的提升，這對(duì)于相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，在尚無法杜絕爆炸事故發(fā)生條件下，無疑具有重大理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

爆炸沖擊波對(duì)人員的殺傷，分為直接殺傷和間接殺傷兩種。所謂直接殺傷，就是人員受到?jīng)_擊波的作用（超壓、負(fù)壓、動(dòng)壓、噪聲、震動(dòng)）致傷（表7-1）；所謂間接殺傷，是沖擊波作用于各種建筑物及物體，使建筑物倒塌，或被沖擊波拋擲的各種物體，如武器裝備、砂石、磚瓦、碎玻璃等造成的機(jī)械性損傷。此外，爆炸發(fā)生時(shí)，有時(shí)還會(huì)伴隨熱原或化學(xué)性損傷，其對(duì)于沖擊波致傷的疊加或協(xié)同效應(yīng)，不容小覷，同樣是防護(hù)的重要因素。總之，為了防止或減輕沖擊波對(duì)人體造成的傷害，須采取有效措施，確保在一定的距離內(nèi)沖擊波超壓和超壓作用時(shí)間降低到人體安全的臨界閾值以下。

近年臨床爆炸沖擊傷診治經(jīng)驗(yàn)表明，非戰(zhàn)爭(zhēng)性爆炸傷員傷情往往千差萬別，由于摻雜復(fù)合因素（合并破片、燒傷和異物碰撞、壓砸等），傷情復(fù)雜，救治難度較大，愈復(fù)周期長(zhǎng)。其根源在于沖擊傷暴露時(shí)，在無法控制爆炸物當(dāng)量時(shí)，機(jī)體缺乏有效的綜合性防護(hù)措施，少數(shù)有防護(hù)措施的傷員在爆炸后，對(duì)傷情診治由于缺乏對(duì)沖擊波暴露時(shí)的量化評(píng)估參數(shù)（爆炸沖擊波超壓值、壓力作用時(shí)間、累積爆炸頻次等），對(duì)傷員傷情難以做出量化評(píng)估。因此，如何做到主動(dòng)有效防護(hù)沖擊傷，并獲得爆炸沖擊傷暴露時(shí)個(gè)體化參數(shù)，是防護(hù)爆炸沖擊傷的關(guān)鍵問題。

基于以上因素，可以認(rèn)為，爆炸沖擊傷防護(hù)涉及物理、化學(xué)和生物致傷三方面。從防護(hù)的普適性和迫切性上，依次需要做好沖擊波超壓和動(dòng)壓防護(hù)、破片防護(hù)、機(jī)械壓砸和碰撞防護(hù)、熱源、化學(xué)毒氣、輻射損傷防護(hù)等。在滿足以上基本防護(hù)需求基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步考慮防護(hù)材料的自我修復(fù)、智能預(yù)警、隔熱阻燃、防御細(xì)菌和毒素、抵抗輻射、耐受腐蝕等，最后，在實(shí)現(xiàn)以上性能基礎(chǔ)上，防護(hù)材料及裝備的可穿戴性，即重量、舒適度等也是需要謹(jǐn)慎斟酌的問題。

爆炸沖擊傷受累臟器極為廣泛。既往認(rèn)為，機(jī)體在沖擊傷暴露時(shí)，以空腔臟器（肺、胃腸道等）最易受損，其與空氣交通的含氣特性決定了氣體壓力性損傷易于發(fā)生。因此，大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，空腔臟器是爆炸沖擊傷防護(hù)首先需要考慮的器官。其次，聽器和眼部由于與空氣接觸也是易于受損的靶器官。第三，由于爆炸沖擊傷的復(fù)雜物理特性以及人體組織結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性，加之沖擊波往往合并其他致傷因素，因此，實(shí)體臟器損傷并不鮮見。大量研究證實(shí)顱腦由于復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，爆炸沖擊波可能在顱腦內(nèi)部形成氣穴或微泡，在內(nèi)爆效應(yīng)等機(jī)制作用下可能造成腦實(shí)質(zhì)損傷，同時(shí)，沖擊波動(dòng)壓引起的顱腦位移、拋擲或碰撞，進(jìn)一步加劇顱腦損傷。因此，顱腦是原發(fā)性和繼發(fā)性沖擊傷毀損的主要靶器官之一。其他實(shí)體臟器（脾、肝、腎、腎上腺、胸腺、心、眼等）損傷也時(shí)有報(bào)道，因此，對(duì)于沖擊波暴露，機(jī)體防護(hù)的核心部位集中在顱腦、胸部和腹部，對(duì)于聽器、眼部和肢體其他部位的防護(hù)，由于多屬?zèng)_擊波非致命性損傷部位，采用基于有效材料的協(xié)同防護(hù)措施往往可以取得滿意效果。

目前對(duì)于各種因素所致顱腦沖擊波暴露，多停留在傷員發(fā)現(xiàn)損傷或出現(xiàn)神經(jīng)精神癥狀后被動(dòng)就醫(yī)，尋求診治。至于傷員發(fā)生顱腦損傷過程中究竟遭受怎樣的沖擊波暴露，尤其是肉眼未見破損但已經(jīng)出現(xiàn)腦功能紊亂的沖擊波暴露傷員，如何實(shí)現(xiàn)顱腦沖擊波損傷量化評(píng)估迄今尚未引起足夠關(guān)注。在爆炸事故發(fā)生后，醫(yī)療機(jī)構(gòu)尚無法獲取顱腦爆炸沖擊傷動(dòng)態(tài)致傷數(shù)據(jù)，因此，無法對(duì)顱腦沖擊傷尤其是低強(qiáng)度、反復(fù)沖擊波暴露的傷情與致傷壓力之間做出量效和時(shí)效關(guān)系的判斷，在顱腦沖擊傷傷情判斷和治療上也難以實(shí)現(xiàn)個(gè)體化。有鑒于此，在平戰(zhàn)條件下探尋有效防護(hù)措施的基礎(chǔ)上，研發(fā)顱腦附近的“黑匣子”以準(zhǔn)確評(píng)估傷員遭受沖擊波暴露的強(qiáng)度和頻次，對(duì)于客觀評(píng)估沖擊波致顱腦損傷傷情、預(yù)后，改善神經(jīng)精神癥狀、促進(jìn)傷員腦功能康復(fù)具有重要診斷學(xué)意義。

目前，對(duì)沖擊波致顱腦損傷的評(píng)估涉及腦功能生理指標(biāo)變化以及相應(yīng)的評(píng)分方法（如Glasgow評(píng)分）。其中生理功能異常主要涉及意識(shí)、記憶力、損傷時(shí)精神狀態(tài)改變和/或灶性神經(jīng)受損。傷員的主訴有時(shí)較臨床診斷指標(biāo)異常更為復(fù)雜多變，特別是許多傷員臨床影像診斷等并未發(fā)現(xiàn)異常，但神經(jīng)精神癥狀已經(jīng)出現(xiàn)并持續(xù)存在，甚至可能出現(xiàn)自傷或傷人等嚴(yán)重后果。究其原因，除受特定場(chǎng)景（如戰(zhàn)場(chǎng)人員死傷）等刺激外，目前認(rèn)為主要原因極可能是頻繁或一定強(qiáng)度的沖擊波累積性暴露所致的腦功能病變。因此，在傷員出現(xiàn)臨床顱腦病變征象之前，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)顱腦沖擊波暴露的強(qiáng)度和頻次是平戰(zhàn)條件下顱腦沖擊傷評(píng)估和防治的先決條件。既往沖擊波監(jiān)測(cè)主要采用進(jìn)口裝備，其主要局限性包括：主要針對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)設(shè)施和固定動(dòng)物的爆炸沖擊波監(jiān)測(cè)；體積偏大，難于隨身攜帶；抗干擾性能較弱；監(jiān)測(cè)爆炸沖擊波量程與遭受沖擊傷的存活傷員顱腦沖擊波暴露閾值有較大偏差；受傷個(gè)體（平民、作業(yè)人員）遭受顱腦沖擊波損傷時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備位置不確定（即是否靠近身體、在身體的相對(duì)部位）。因此，檢測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)因沖擊波與設(shè)備中間介質(zhì)的不同而有較明顯的數(shù)值偏倚，難以客觀反映人體顱腦部位遭受的壓力強(qiáng)度；此外，研究數(shù)據(jù)表明，10%～50%的創(chuàng)傷性腦損傷傷員患有眼科疾病。傷員會(huì)出現(xiàn)視物模糊、感覺遲鈍、復(fù)視、眼痛、閱讀困難、頭疼、視野狹窄等癥狀。赫希數(shù)據(jù)表明，當(dāng)沖擊波超壓達(dá)到34kPa時(shí)，快速和緩慢上升沖擊波對(duì)鼓膜損傷發(fā)生率分別接近96%和65%。

因此，考慮到爆炸或施工爆破現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)顱腦沖擊波暴露的裝置至少必須滿足以下條件：第一，顱腦防護(hù)裝備（如頭盔）能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)裝置有良好的兼容性，即頭盔能夠容納沖擊波監(jiān)測(cè)裝置；第二，監(jiān)測(cè)裝置必需體積小巧，便于攜帶或嵌入顱腦防護(hù)設(shè)備中；第三，能夠滿足防水、阻燃條件下顱腦沖擊波檢測(cè)需求；第四，能夠承受密閉和開放環(huán)境中不同壓力強(qiáng)度的爆炸沖擊波；第五，腦防護(hù)裝備（如頭盔）設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)一步拓展眼部、耳部、頜面部區(qū)域，理想的裝備應(yīng)該是不影響作業(yè)、作戰(zhàn)效能的顱面全防護(hù)構(gòu)型。

對(duì)于胸腹部沖擊傷防護(hù)，與顱腦沖擊傷防護(hù)裝備類似，除須重視預(yù)警性能外，對(duì)于防護(hù)裝備面積、材料和輔料等方面都均需重點(diǎn)考慮。

一方面，鑒于肺是沖擊波暴露最常見的靶器官，因此，既往研究采用了胸帶裝置。利用胸帶限制胸廓擴(kuò)張，或采用充氣袋既限制胸廓擴(kuò)張又試圖削弱肺內(nèi)氣體膨脹等原理，探討其對(duì)肺沖擊傷傷情的影響。胸帶防護(hù)組采用胸帶包繞動(dòng)物胸部。胸帶由強(qiáng)度高、彈性差的單層尼龍布制成，制備成扇形面，以適應(yīng)胸廓上細(xì)下粗的形狀。胸帶下緣與肋緣平齊。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，胸帶和充氣袋防護(hù)組動(dòng)物的肺表面出血面積、肺體指數(shù)（肺濕重/體重）均明顯低于單純致傷組，以充氣袋防護(hù)組效果最好。說明用胸帶限制胸廓過度向外運(yùn)動(dòng)的慣性，降低肺組織的張應(yīng)變，可以明顯減輕肺沖擊傷，由此進(jìn)一步反證了“過牽效應(yīng)”在肺沖擊傷發(fā)生機(jī)制中重要作用。同時(shí)基于上述結(jié)果，提出以下肺沖擊傷防護(hù)裝備原則：

（1）應(yīng)使用強(qiáng)度高、彈性低的軟質(zhì)材料，以保持一定的緊張度；

（2）防護(hù)應(yīng)為軟防護(hù)，以氣體為主要成分防護(hù)效果較好；

（3）胸廓下緣是重點(diǎn)防護(hù)部位，可以較好地限制胸廓擴(kuò)張，因此，防護(hù)裝備不必很寬，可制成帶狀。

另一方面，研究發(fā)現(xiàn)，由于沖擊波暴露時(shí)，腹部在沖擊波壓力作用下，對(duì)膈肌上方的胸腔產(chǎn)生顯著應(yīng)力傳導(dǎo)，在佩戴胸部防護(hù)裝置條件下，仍有相當(dāng)應(yīng)力波通過腹腔向胸腔傳布，并對(duì)肺臟產(chǎn)生毀傷效應(yīng)。因此，為保證爆炸作業(yè)安全性，研制胸腹連體防護(hù)裝置較單一胸部防護(hù)裝置（如胸帶）可能更具防護(hù)價(jià)值。由于現(xiàn)今顱腦沖擊傷致傷機(jī)制尚未完全闡明，在沖擊波暴露時(shí)，是否有胸腹部沖擊波應(yīng)力通過特定途徑（循環(huán)系統(tǒng)、體腔）對(duì)顱腦產(chǎn)生應(yīng)力損傷，尚待深入探究。但從沖擊傷診治角度分析，至少胸腹部應(yīng)該作為一個(gè)整體予以防護(hù)，單一部位防護(hù)裝備很可能造成顧此失彼，降低沖擊波防護(hù)效能。同時(shí)，為滿足臨床診治需求，鑒于部分沖擊波暴露傷員發(fā)生意識(shí)障礙，難于準(zhǔn)確或無法提供急救必需的基本生命體征信息（如血型、體重、年齡、過敏史等）等實(shí)際情況，防護(hù)裝置在智能化（如采用柔性可穿戴健康傳感器）方面，除克服現(xiàn)有沖擊波壓力和時(shí)間監(jiān)測(cè)的靜態(tài)設(shè)置環(huán)境限制，提升爆炸沖擊波在特定顱腦區(qū)域數(shù)據(jù)響應(yīng)的精確性和靈敏度之外，配置存儲(chǔ)芯片內(nèi)可以固化傷員的上述基本信息資料，以確保傷員在急救第一時(shí)間獲知必需診斷信息，贏得寶貴救命時(shí)機(jī)。

在爆炸沖擊傷防護(hù)裝置研發(fā)中，不僅要篩選有效的防護(hù)材料，特別是針對(duì)高峰值、短時(shí)程、寬頻帶沖擊波的復(fù)合材料，還應(yīng)基于材料組合構(gòu)建科學(xué)的防護(hù)結(jié)構(gòu)，包括材料的厚度、排布順序以及復(fù)合方式等內(nèi)容。其核心目的在于高效控制直射彈侵徹和爆炸沖擊波超壓所產(chǎn)生的應(yīng)力波的傳遞，使其攜帶的能量在厚度與質(zhì)量有限的防護(hù)層中實(shí)現(xiàn)吸收和耗散，這正是減少?zèng)_擊波向身體傳遞能量的關(guān)鍵。

爆炸沖擊傷防護(hù)材料是在人體和沖擊波之間設(shè)置的介質(zhì)層，理想的爆炸沖擊傷防護(hù)材料應(yīng)能夠抵擋和削弱沖擊波對(duì)人體的直接作用。通過有效分散沖擊載荷（blast loading）；吸收沖擊及相關(guān)（破片、熱原等）能量產(chǎn)生防御作用；考慮到機(jī)體對(duì)防護(hù)材料的安全性和舒適度需求，材料本身在爆炸沖擊時(shí)對(duì)人體應(yīng)力盡可能小；且防護(hù)材料加工的穿戴防護(hù)裝置應(yīng)不影響人員正常作業(yè)。因此，篩選滿足以上條件的爆炸沖擊傷最佳防護(hù)材料是醫(yī)學(xué)、材料學(xué)和生物力學(xué)領(lǐng)域持續(xù)關(guān)注的科學(xué)問題。

早年研究表明，以石膏、塑料等材料對(duì)空氣沖擊傷有一定防護(hù)效果。隨后，以人造革、泡沫塑料、橡膠、發(fā)泡鎳、泡沫鋁（aluminum foam，ALF）、橡膠、聚氨酯（polyurethanes）、聚脲（polyurea）和聚氨基甲酸酯等材料對(duì)抗沖擊波，都有一定的抗沖擊減壓效能，并可降低動(dòng)物傷死率。Phillips等曾將Kevlar（芳綸纖維）防彈背心用于沖擊波防護(hù)，結(jié)果不僅不起防護(hù)作用，反而加重沖擊傷傷情（表7-2）。

研究還發(fā)現(xiàn)，泡沫材料是沖擊波防護(hù)的重要候選組分之一。加拿大學(xué)者Philip A針對(duì)不同爆炸沖擊狀態(tài)下頭部佩戴頭盔后的受力狀態(tài)數(shù)值模擬分析研究。建立了“盔殼-泡沫減震層-頭部”的數(shù)學(xué)模型。通過不同泡沫材料參數(shù)分析認(rèn)為，金屬泡沫鋁是一種理想的泡沫減震材料，因密度較小且有一定強(qiáng)度，并具有獨(dú)特的泡孔結(jié)構(gòu)在受到?jīng)_擊時(shí)能夠吸收大量能量。高密度泡沫鋁的沖擊波衰減系數(shù)比低密度泡沫鋁大。不足之處是金屬泡沫鋁會(huì)影響防護(hù)裝備佩戴的舒適性。另外，美軍Natick中心研究人員通過對(duì)多種泡沫材料在較高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)壓縮性能研究證實(shí)，同一種泡沫材料針對(duì)不同波形沖擊波超壓具有不同的能量吸收（energy absorption）特征，特定結(jié)構(gòu)的泡沫材料對(duì)某一波形的沖擊波超壓具有最優(yōu)的能量吸收和耗散能力，但對(duì)其他波形沖擊波則不理想，甚至可能增加胸壁變形速度，加重沖擊傷傷情。同樣，美國(guó)海軍研究中心以聚脲/聚氨酯彈性體為主的聚合物能量耗散（energy dissipation）研究也顯示了類似規(guī)律。因此，以上材料防沖擊波的非普適性提示，基于基體材料的改構(gòu)或改性（如多結(jié)構(gòu)相的聚合物）、輔料添加或與其他匹配材料的拼合可能有助于提升材料性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)寬頻段沖擊波超壓的防護(hù)。

近年來，選擇復(fù)合材料（如發(fā)泡鎳、鋁合金和海綿組合、聚脲-聚氨酯、聚脲-彈性纖維、聚脲-玻璃纖維、沸石吸收/微納流控技術(shù)等）因其對(duì)沖擊波的俘獲中和效應(yīng)受到廣泛關(guān)注，逐漸成為沖擊傷防護(hù)的研究主流，特別值得關(guān)注的是，美軍研究發(fā)現(xiàn)，聚脲是一種理想的沖擊波防御基體材料。美國(guó)空軍早年曾在建筑物墻體包被數(shù)毫米厚度的聚脲，以對(duì)抗破片損傷。陸軍軍醫(yī)大學(xué)野戰(zhàn)外科研究所通過生物激波管實(shí)驗(yàn)證實(shí)，聚脲材料對(duì)大鼠肺重度沖擊傷有良好的防護(hù)作用（圖7-1）。

在相同爆炸載荷作用下，無論變形或能量吸收上，聚脲彈性體夾層（polyurea elastomer interplayer）均優(yōu)于無夾層和橡膠夾層的防護(hù)材料。從化學(xué)結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，聚脲是一種玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（Tg）-60～50℃的嵌段共聚物，易于噴涂到鑄造金屬或其他材料表面，其力學(xué)性能受溫度、壓力和應(yīng)變率的影響。聚脲包被材料的沖擊抵抗涉及在高形變率載荷條件下，橡膠樣狀態(tài)向玻璃樣狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，以及沖擊阻抗錯(cuò)配（shock impendance mispatch）、應(yīng)變離域（strain delocallization）和破裂模式轉(zhuǎn)變等。目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為，聚脲包被材料防護(hù)沖擊傷機(jī)制涉及沖擊波耗散和彈道防護(hù)兩方面。其中，對(duì)于沖擊波耗散主要受到聚脲硬段的控制，包括：①?zèng)_擊波誘導(dǎo)硬段有序化，沖擊減輕幅度與硬段體積分?jǐn)?shù)成比例。②沖擊波誘導(dǎo)硬段結(jié)晶/致密化。這種微結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致沖擊波動(dòng)能的吸收耗散。③沖擊波誘導(dǎo)氫鍵斷裂形成。即沖擊波使微結(jié)構(gòu)相-尿鏈雙齒狀氫鍵斷裂并重排，在硬段內(nèi)形成更多的氫鍵，因此吸收耗散沖擊波動(dòng)能。④硬段和軟段基質(zhì)界面區(qū)域黏彈性應(yīng)力松弛。⑤沖擊波捕獲和中和。彈道防護(hù)機(jī)制觀點(diǎn)認(rèn)為，軟性基質(zhì)發(fā)揮主要作用。關(guān)鍵是聚脲在高應(yīng)變率條件下從橡膠態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變以達(dá)到耗散彈道能量的目的。而且，黃微波等通過比較研究證實(shí)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的聚脲的力學(xué)性能（拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率）明顯優(yōu)于聚氨酯。掃描電鏡顯示，聚脲微結(jié)構(gòu)較聚氨酯更加平整致密。該類聚合物材料抗壓強(qiáng)度高、抗拉強(qiáng)度低、高能量耗散，具有蝙蝠狀屈服軌跡和拉伸縫隙屈服機(jī)制的基本特性。如果摻入其他材料可以改變材料的拉伸空隙現(xiàn)象，如橡膠顆粒的夾雜，可以穩(wěn)定現(xiàn)有空隙，使其不至于形成裂紋，大大增強(qiáng)材料的韌性和抗沖擊性能。同時(shí)，該類聚合物通過化學(xué)改性、納米改構(gòu)，力學(xué)和物理性能顯著增強(qiáng)，特別適用于多頻段范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向、捕獲和耗散爆炸沖擊波。目前，國(guó)內(nèi)已形成成熟的聚脲噴涂技術(shù)，為材料改性、改構(gòu)奠定了良好基礎(chǔ)。

此外，麻省理工學(xué)院研究人員研發(fā)了系列新材料：利用剪切增稠特性的流體進(jìn)行改性的聚氨酯彈性體、在多層熱塑彈性體結(jié)構(gòu)中加入甘油、水等液體構(gòu)成流體層、采用微米級(jí)玻璃微珠以及碳納米管進(jìn)行熱塑彈性體的改性等。通過這些具有尺度結(jié)構(gòu)單元的聚合物材料在較高應(yīng)變率下的壓縮特性和能量吸收特性研究，證實(shí)較常規(guī)熱塑彈性體材料有更優(yōu)的能量吸收特性。這些材料對(duì)沖擊波防護(hù)有重要價(jià)值。2015年，Grujicic M還提出沸石吸收/微納流控技術(shù)防護(hù)沖擊波。沸石是微孔固體媒介，由于局限性憎水效應(yīng)，水分子進(jìn)入沸石微孔，通過材料致密化和緩流水分子簇形成，實(shí)現(xiàn)時(shí)相轉(zhuǎn)換，沖擊動(dòng)量線性化，即載荷在靶標(biāo)上經(jīng)歷更長(zhǎng)時(shí)間，從而降低峰壓和最大加速度。以上研究均提示，爆炸沖擊傷防護(hù)的核心是對(duì)沖擊波的有效吸收、耗散和導(dǎo)引，減輕機(jī)體接受沖擊波作用的沖量值，包括減低超壓峰值和壓力作用時(shí)間、延長(zhǎng)壓力上升時(shí)間等。

事實(shí)上，爆炸沖擊波的波長(zhǎng)在微米到毫米量級(jí)，從力學(xué)角度分析，對(duì)于振蕩的應(yīng)力波，小尺度材料感受是平的，而非凹凸不平，用若干小尺度線段材料能夠捕獲、耗散一個(gè)波長(zhǎng)段的應(yīng)力波波動(dòng)。因此，選擇耗散或吸收沖擊波的材料尺度一般比其波長(zhǎng)低一個(gè)量級(jí)，即在數(shù)百納米到數(shù)百微米量級(jí)。如戰(zhàn)場(chǎng)爆炸沖擊波，其波長(zhǎng)在10μm～1mm，頻率在2～200MHz，設(shè)計(jì)的軟涂層、硬、空心、細(xì)長(zhǎng)夾雜物、壓電與磁致伸縮夾雜物的相應(yīng)尺度在1～100μm范圍，可以緩解、轉(zhuǎn)向和吸收爆炸沖擊波。對(duì)于波長(zhǎng)低于10μm、頻率超過200MHz的沖擊波，如果材料尺度低于1μm（納米尺度）即通過填充功能化納米夾雜物或控制分子的尺寸、移動(dòng)性和電性質(zhì)，可在沖擊波前端捕獲和耗散在納米尺度分子、原子的機(jī)械能，以緩解、轉(zhuǎn)向和吸收爆炸沖擊波。因此，能夠發(fā)揮有效防御效能的材料往往符合多尺度多結(jié)構(gòu)相聚合材料特性，這也是沖擊波防護(hù)材料的篩選的重要原則。

迄今，國(guó)內(nèi)外開展了大量關(guān)于抗爆炸、沖擊材料復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究，從材料組成結(jié)構(gòu)及其對(duì)性能影響的規(guī)律分析，具有防御爆炸沖擊波的材料涉及以水泥混凝土、金屬、有機(jī)材料等基體材料組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，使用單一材料作為抗爆炸、沖擊的防護(hù)結(jié)構(gòu)，很難實(shí)現(xiàn)既減少高速?zèng)_擊載荷對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞，又有效衰減沖擊波的目的。通過外層采用高強(qiáng)度材料，夾層為緩沖吸能材料的多層材料復(fù)合結(jié)構(gòu)可以達(dá)到抗爆炸、沖擊性能的目的，即通過剛性材料和柔性材料的組合實(shí)現(xiàn)的抗爆炸、沖擊效果，組合體可以發(fā)揮單體材料優(yōu)勢(shì)，達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短，增強(qiáng)抗爆效果的目的。高強(qiáng)材料主要有各類高強(qiáng)度混凝土、金屬板材等，夾層材料主要為多孔材料或各類柔性材料。

在混凝土板的后方安裝一塊薄鋼板，由于膜力效應(yīng)而明顯減小其侵徹深度，盡管在混凝土內(nèi)部仍有損傷破壞，但是不容易發(fā)生震塌或崩落現(xiàn)象。壓型鋼板-方鋼管鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)能夠降低結(jié)構(gòu)變形，防止底部混凝土過早開裂，同時(shí)具有較高的強(qiáng)度儲(chǔ)備，是一種比較理想的抗爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)。

對(duì)泡沫鋁-鋼筋混凝土板組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗爆炸沖擊研究發(fā)現(xiàn)，隨著泡沫鋁防護(hù)層厚度的增加，鋼筋混凝土板的撓度變形顯著減小，受到的沖擊加速度幅值衰減較大，泡沫鋁防護(hù)層能夠有效提高鋼筋混凝土板的抗爆性能，且其厚度存在一個(gè)合理的設(shè)計(jì)值。

將泡沫鋁和普通鋼板組合起來作為一種新型防護(hù)結(jié)構(gòu)，與普通鋼板防護(hù)門相比，其峰值壓力大幅度降低，泡沫鋁能有效地降低爆炸沖擊波的峰值壓力。利用自行設(shè)計(jì)的瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)管道，對(duì)不同參數(shù)的金屬絲網(wǎng)、泡沫陶瓷及二者組合體的抑爆效果分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明組合體衰減爆炸超壓效果優(yōu)于各自單體，防爆材料的損壞程度明顯降低。

聚脲包被的厚度和位置與防護(hù)效果密切相關(guān)。即包被位置在板材的表面，朝向沖擊波時(shí)，防護(hù)作用差，而在板材的背側(cè)，背向沖擊波，厚度適當(dāng)且不增加重量條件下，對(duì)沖擊波有良好的防護(hù)效果，可顯著減緩沖擊載荷的瞬時(shí)效應(yīng)。

采用有限元軟件分析3種不同夾芯圓筒在不同爆炸載荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)和5種不同夾芯圓筒的抗爆性能，發(fā)現(xiàn)夾芯圓筒都優(yōu)于相同重量的實(shí)體圓筒；對(duì)于夾芯圓筒，內(nèi)面板厚度應(yīng)不大于外面板厚度，這樣能在降低夾芯圓筒整體變形的同時(shí)發(fā)揮泡沫鋁芯層的吸能優(yōu)勢(shì)。有研究對(duì)不同壁厚的鋼管泡沫鋁填充結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)水下爆炸沖擊波壓力值和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值二者接近，隨著壁厚的增加，鋼管抗變形能力提高，泡沫鋁中的壓力和動(dòng)能不斷減小。程濤等采用數(shù)值模擬方法研究了低密度泡沫鋁填充薄壁方鈦管和圓鈦管在勻速?zèng)_擊載荷作用下的瞬態(tài)吸能特性，發(fā)現(xiàn)泡沫鋁填充方鈦管的吸能效果好于圓鈦管，被泡沫鋁填充的方管的屈曲波長(zhǎng)變短，圓管則與之相反。程濤、羅昌杰等將泡沫鋁填充在多邊形金屬管中進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)金屬殼起主導(dǎo)作用，不同的幾何形狀和結(jié)構(gòu)對(duì)填充管的能量吸收率及吸能分布有顯著影響；隨著壁厚的增加，泡沫鋁吸收的能量越來越小，因此在設(shè)計(jì)鋼管泡沫鋁組合結(jié)構(gòu)時(shí)，需要設(shè)計(jì)合理的壁厚來實(shí)現(xiàn)鋼管和泡沫鋁都發(fā)揮其最大抗力。

通過對(duì)蜂窩增強(qiáng)泡沫塑料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，計(jì)算不同參數(shù)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，結(jié)果表明，在相同條件下，所有復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)力均大于蜂窩與泡沫塑料的應(yīng)力之和，隨著蜂窩孔格邊長(zhǎng)的減小和試樣厚度的增大，復(fù)合效應(yīng)更加明顯；在此基礎(chǔ)上建立了蜂窩增強(qiáng)泡沫塑料復(fù)合結(jié)構(gòu)的仿真模型。

將硅橡膠改性環(huán)氧樹脂填充到泡沫鋁中，該復(fù)合材料具有非常好的吸能特性，可作為一種新型的高性能吸能防護(hù)材料。通過靜態(tài)壓縮試驗(yàn)證實(shí)，此時(shí)泡沫鋁的平臺(tái)屈服階段明顯抬升。

有研究以硅橡膠填充開孔泡沫鋁，以鋁管和鋼管為面板制備層合管，研究發(fā)現(xiàn)該復(fù)合結(jié)構(gòu)具有更高的屈曲褶皺載荷，并使屈曲褶皺的產(chǎn)生滯后，平臺(tái)區(qū)更長(zhǎng)，因而其吸能性能得到了提高，且層合鋼管結(jié)構(gòu)比層合鋁管更明顯。

在開孔泡沫鋁中填充聚氨酯后，其屈服強(qiáng)度和壓縮應(yīng)變量顯著增加，而且應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯的抖動(dòng)；隨著應(yīng)變的不斷增大，應(yīng)力也逐漸增加。有研究利用霍普金森裝置進(jìn)行了0.3MPa、0.4MPa、0.6MPa三種氣壓下的動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)吸能曲線和理想吸能效率曲線的分析，發(fā)現(xiàn)其吸能特性有了很大程度的改善。楊益等發(fā)現(xiàn)利用聚氨酯泡沫鋁、聚氨酯蜂窩紙板這樣的緩沖材料作為吸能層，也可以有效防止或削弱沖擊波。

三明治結(jié)構(gòu)由良好的屈曲硬度/重量比和強(qiáng)度/重量比，是潛在的能量吸收結(jié)構(gòu)。具有管狀核心的三明治材料對(duì)抗沖擊載荷與碰撞性能良好。通常此類結(jié)構(gòu)由兩層高強(qiáng)度薄面板和中間承載能力相對(duì)較弱的輕質(zhì)柔性芯材通過焊接或膠接而成，面層通常采用鋁、銅、鋼等金屬材料，陶瓷、硬塑料、玻璃鋼等，芯材通常采用泡沫塑料，波紋金屬薄片，蜂窩金屬薄片、聚合物、石棉等。調(diào)整上下面板的距離，可增大結(jié)構(gòu)的截面慣矩，提高彎曲剛度，使面板在承受應(yīng)力時(shí)能較好地保持彈性穩(wěn)定性。芯材形式有泡沫、蜂窩、八面體網(wǎng)架、棱柱、波浪形等。其中，泡沫和蜂窩是應(yīng)用最早且最廣泛的兩種形式，而桁架、四棱錐和折板等在輕質(zhì)、導(dǎo)熱性能上具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，而點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、六角凹孔網(wǎng)狀蜂窩則是近年來興起的新一代多功能材料。

在多孔材料兩面組合高強(qiáng)度材料，形成復(fù)合抗爆結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)防沖擊、防爆和衰減沖擊波的功能，當(dāng)爆炸沖擊波作用到復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，多孔材料產(chǎn)生塑性變形被壓實(shí)，能夠大大地削弱應(yīng)力波的強(qiáng)度。

泡沫鋁夾芯材料不僅具備高的抗沖擊能力，還具有一定的抗侵徹能力，其抗侵徹性能主要取決于面板的強(qiáng)度以及面板和芯材的結(jié)合強(qiáng)度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同面板的泡沫鋁夾芯材料的抗侵徹性能進(jìn)行了大量研究。通過理論分析泡沫鋁三明治板在單位沖量下，結(jié)構(gòu)的變形量及其他相關(guān)物理量與結(jié)構(gòu)幾何尺寸、材料屬性之間的定性關(guān)系。有限元軟件分析了面板厚度、芯層厚度、芯層相對(duì)密度及不同子彈形狀對(duì)夾芯板抗侵徹性能的影響，以及能量耗散機(jī)制，以及數(shù)值模擬方法分析面板材料分別為工業(yè)純鋁與不銹鋼的泡沫鋁夾芯梁在不同爆炸荷載作用下的跨中位移與芯材壓縮應(yīng)變的差異，發(fā)現(xiàn)面板材料對(duì)泡沫鋁夾芯梁的壓縮應(yīng)變影響較小。通過對(duì)不加任何保護(hù)層、僅加一層鋼板保護(hù)層、加鋼板和泡沫鋁復(fù)合保護(hù)層三種結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊荷載下的空氣沖擊波超壓特性進(jìn)行數(shù)值模擬，以及從變形模式、運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和吸能特性等方面對(duì)比研究6種夾層結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，發(fā)現(xiàn)鋁泡沫芯材密度對(duì)夾層結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)影響較大。研究采用數(shù)值計(jì)算模型研究了爆炸載荷作用下，應(yīng)力波在泡沫鋁夾層三明治板中的傳播規(guī)律，對(duì)其緩沖吸能、衰減應(yīng)力波特性進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在總體密度相同的情況下，梯度結(jié)構(gòu)具有更好的緩沖效果。鑒于多層泡沫鋁較單層防護(hù)吸能效率更高，通過研究由上下層鋼板和中間三層泡沫鋁夾心組成的多層泡沫鋁夾心板防護(hù)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)泡沫鋁密度遞減結(jié)構(gòu)較密度遞增結(jié)構(gòu)的底板橫向撓度小，因此，泡沫鋁按密度遞減順序排列能夠提升整體結(jié)構(gòu)的抗爆防沖能力。

研究發(fā)現(xiàn)在不同子彈沖擊速度下鋁板-泡沫鋁夾芯板相對(duì)于純鋁板具有不同的破壞形態(tài)；有研究等分析了子彈沖量、面板厚度、芯層厚度及不同芯層類型對(duì)夾芯板抗沖擊性能的影響；通過沖擊荷載下鋁板泡沫鋁夾芯板初始反向貫穿試驗(yàn)，結(jié)果表明，泡沫鋁主要承受的是局部壓應(yīng)力，在頂板破壞前，泡沫鋁產(chǎn)生應(yīng)變硬化。通過研究鋁合金面板-梯度鋁泡沫芯體-裝甲鋼背板夾層結(jié)構(gòu)的抗爆性能，發(fā)現(xiàn)芯體密度梯度排布的鋁泡沫夾層結(jié)構(gòu)的抗爆性能明顯優(yōu)于等質(zhì)量的均勻密度鋁泡沫夾層結(jié)構(gòu)，多目標(biāo)優(yōu)化可進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的綜合抗爆性能。任新見等對(duì)鋼板-泡沫金屬-鋼板疊合成的三明治結(jié)構(gòu)的抗爆機(jī)制進(jìn)行分析，指出波的反射、散射、干涉所引起的邊界效應(yīng)、會(huì)聚效應(yīng)是其抗爆性能得到提高的主要原因。

鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)受力合理、承載力高、剛度大、抗震性能和動(dòng)力性能好、截面形式靈活、施工快速方便等優(yōu)點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)泡沫混凝土結(jié)構(gòu)具有明顯的吸能作用，隨著密度的減小，經(jīng)過該層后爆炸沖擊波峰值應(yīng)力、應(yīng)變急劇衰減；其復(fù)合防護(hù)結(jié)構(gòu)的抗爆吸能是以犧牲泡沫混凝土來保護(hù)內(nèi)層結(jié)構(gòu)的。

聚合物泡沫是一種最常見的芯材，主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚醚酰亞胺等材料。研究采用膠結(jié)方法制備的鋼板-高聚物-鋼板層壓復(fù)合材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增加鋼板表面的粗糙度和適當(dāng)加大黏合壓力，可改善層壓復(fù)合材料的成型性。通過用落錘沖擊試驗(yàn)研究低速?zèng)_擊荷載下泡沫聚合物和泡沫金屬夾芯材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，發(fā)現(xiàn)泡沫聚合物夾芯結(jié)構(gòu)的破壞模式包括面材剝離、局部出現(xiàn)剪切裂紋、夾芯破碎等幾種形式。有研究采用鋼筋混凝土及鋼板混凝土結(jié)構(gòu)作為上下面板，中間泡沫夾層采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫，來調(diào)整爆炸荷載在結(jié)構(gòu)中的分布形式，化局部荷載為整體作用荷載，以達(dá)到消減爆炸波減輕結(jié)構(gòu)破壞的目的。

蜂窩夾芯板是在兩層面板之間夾一層蜂窩夾芯構(gòu)成；面板一般承受彎曲變形，是主要的受力部位，芯材將兩個(gè)面層連接成整體，共同承受外載。主要類型有鋁面板-鋁蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)、碳纖維面板-鋁蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)、玻璃鋼面板-玻璃鋼蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)等。蜂窩紙板結(jié)構(gòu)上下為兩層面紙，中間是蜂巢式的空心夾層結(jié)構(gòu)，再在空心夾層中填充聚氨酯泡沫，也是一種新型的復(fù)合結(jié)構(gòu)緩沖材料。

Yoshiaki Yasui研究了均勻型和錐型蜂窩夾芯板的動(dòng)態(tài)沖擊壓縮行為，從吸能角度來看，錐形板效果更好。Dear JP等研究了用片狀模塑料、熱塑性玻璃氈和蜂窩夾芯板制備的夾芯材料，認(rèn)為該材料結(jié)構(gòu)可吸收更高沖擊能量，具有輕質(zhì)、剛性高的特點(diǎn)。陳長(zhǎng)海等首先利用有限元軟件模擬夾層板在沖擊波載荷作用下的響應(yīng)，然后從能量吸收的角度分析夾層板的抗爆抗沖擊性能，得到一種優(yōu)化的夾層板模型。有研究分別對(duì)角錐桁架、方形蜂窩和折疊平板三種夾芯平板結(jié)構(gòu)的抗沖擊能力進(jìn)行了比較分析。目前認(rèn)為蜂窩式夾芯層結(jié)構(gòu)在橫向沖擊載荷作用下具有穩(wěn)定的壓潰載荷、較長(zhǎng)的有效行程，表現(xiàn)出優(yōu)良的吸能特性；結(jié)構(gòu)密度是影響結(jié)構(gòu)耐撞性能的關(guān)鍵因素，夾芯層高度對(duì)結(jié)構(gòu)的耐撞性影響不大。還有研究提出玻璃鋼蜂窩夾芯復(fù)合材料是制作淺埋抗爆結(jié)構(gòu)的理想材料。

異型夾芯材料具有可控的優(yōu)化設(shè)計(jì)能力，可以設(shè)計(jì)成點(diǎn)陣夾芯、I型夾芯、O型夾芯、V型夾芯、波紋夾芯等結(jié)構(gòu)類型。Zenkert和Burman對(duì)相同結(jié)構(gòu)的夾芯板的比強(qiáng)度進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)通過增加V型芯材的高度，在夾芯板質(zhì)量增加很少的情況下，可以明顯提高夾芯板的硬度和抗彎強(qiáng)度。D.D.Radford等對(duì)由不銹鋼錐狀?yuàn)A芯、不銹鋼波紋夾芯和泡沫鋁合金組成的固定夾芯梁在沖擊荷載下的響應(yīng)進(jìn)行了研究，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)錐形夾芯的夾芯梁抗沖擊性能最差，但所有夾芯梁的抗沖擊性能都要高于塊體梁。有研究建立了3D-Kagome點(diǎn)陣夾芯板在理想沖擊荷載作用下的分析模型，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的夾芯板是一種剛度更大、抗沖擊能力更強(qiáng)、能量吸收與耗散更多的新型輕結(jié)構(gòu)。

金屬夾層結(jié)構(gòu)是一類由金屬上、下面板以及諸如波紋型、蜂窩型、桁架型等金屬夾芯，通過激光焊接技術(shù)連接成的一個(gè)整體夾層結(jié)構(gòu)。歐美等國(guó)已經(jīng)在其性能、設(shè)計(jì)、制造等方面開展了大量研究工作；國(guó)內(nèi)在這方面的研究工作目前還未形成體系，在理論計(jì)算、試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用上都還存在一定的差距。王果等發(fā)現(xiàn)金屬基折疊式夾層板具有優(yōu)良的抗沖擊性能，Y型激光焊接夾層板在水下爆炸沖擊波載荷作用下，下面板發(fā)生膜拉伸變形，夾芯層發(fā)生壓皺變形，對(duì)上面板起到緩沖作用，降低了上面板的損傷變形，改善了結(jié)構(gòu)吸能效率，表現(xiàn)出優(yōu)良的抗爆性能。有研究進(jìn)行了方形蜂窩、Ⅰ型夾芯和波紋結(jié)構(gòu)金屬夾芯板承受水下爆炸試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)響應(yīng)形式依賴于芯材壓縮的相對(duì)時(shí)間和水中的氣穴大小。易建坤等分析了點(diǎn)陣金屬夾芯結(jié)構(gòu)抗爆炸沖擊過程的理論分析模型、夾芯結(jié)構(gòu)的變形失效形式、抗爆吸能特性和相關(guān)影響因素。

有研究提出一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（fiber reinforced polymer，F(xiàn)RP）、輕質(zhì)加氣混凝土復(fù)合的新型夾層結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明該復(fù)合結(jié)構(gòu)抗彎性能得到顯著的提高。田志敏等通過抗爆試驗(yàn)研究了拉筋增強(qiáng)夾芯復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗爆炸荷載能力和典型的破壞形態(tài)。研究還發(fā)現(xiàn)，雙層鋼板夾心水泥纖維板的抗爆性能明顯優(yōu)于雙層鋼板夾心素混凝土板和雙層鋼板夾心泡沫板，迎爆面以壓碎破壞為主，背爆面以拉伸破壞為主，中間層則出現(xiàn)了“層裂”現(xiàn)象。另外，空氣夾層結(jié)構(gòu)也是一種抗爆炸能力很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，在重要建筑結(jié)構(gòu)和人防結(jié)構(gòu)中有著極其重要的用途。

通過剛性材料與柔性材料的多層復(fù)合，更容易實(shí)現(xiàn)某種設(shè)計(jì)意圖，但目前將三層以上的材料復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗爆炸、沖擊試驗(yàn)的研究文獻(xiàn)較少，而主要是用于進(jìn)行抗侵徹試驗(yàn)。有研究模擬了直徑為8mm的圓柱形破片對(duì)鋼/陶瓷/鋁復(fù)合靶板的侵徹過程，分析侵徹過程中靶板的破壞機(jī)制，結(jié)果表明在面密度一定時(shí)，減小面板厚度，增加陶瓷和鋁背板厚度對(duì)復(fù)合靶板的抗彈性能有明顯提高。對(duì)于防護(hù)服的材料復(fù)合結(jié)構(gòu)選擇，Ken-An-Lou等提出針對(duì)非貫穿性損傷的四層防護(hù)結(jié)構(gòu)（圖7-2），其中中間兩層即阻波層（barrier）和壓縮緩沖層（compression）發(fā)揮主要的吸收耗能作用。依據(jù)此結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了多種材料性能匹配的組合，證明這一組合是沖擊傷防護(hù)的有效結(jié)構(gòu)模式。

將纖維纏繞在材料結(jié)構(gòu)表面，能夠改變爆炸荷載下結(jié)構(gòu)的破壞模式，明顯改善材料的動(dòng)力性能。橫向裹貼不僅約束內(nèi)部材料結(jié)構(gòu)的膨脹變形，而且其軸向承載力、抗剪切力得到很大提高，在爆炸載荷作用下會(huì)出現(xiàn)彎曲延性反應(yīng)。Tonatiuh Rodriguez-Nikl等用準(zhǔn)靜態(tài)荷載模擬爆炸沖擊作用于外包有碳纖維的鋼筋混凝土柱，結(jié)果表明此時(shí)鋼筋混凝土柱的破壞形式由剪切脆性破壞變?yōu)閺澢有云茐摹９S等設(shè)計(jì)了Whipple防護(hù)結(jié)構(gòu)，玄武巖纖維布按不同方案布置在結(jié)構(gòu)中，研究發(fā)現(xiàn)其發(fā)生擊穿破壞時(shí)，擊穿孔處的纖維束產(chǎn)生的斷裂和孔邊處纖維束產(chǎn)生的變形消耗和吸收了撞擊物的撞擊能量。通過碳纖維布與高強(qiáng)玻璃纖維布復(fù)合加固混凝土梁的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)2層高強(qiáng)玻璃纖維布與1層碳纖維布復(fù)合加固的承載力和延性要比2層碳纖維布加固的梁分別提高7.8%及10.9%，但剛度要比后者低10%。鮑育明等發(fā)現(xiàn)纖維布加固可以提高承載力200%，在爆炸載荷作用下，撓度減少40%～70%。

總之，由剛性材料與柔性材料組成的多層復(fù)合材料，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠更容易地實(shí)現(xiàn)抗爆炸沖擊、吸收能量、隔音、絕熱等防護(hù)功能結(jié)構(gòu)一體化的設(shè)計(jì)意圖，但是多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在防護(hù)結(jié)構(gòu)中的實(shí)際應(yīng)用還較少，這是由于大部分夾芯材料還處于研究階段，一些功能特性，尤其是動(dòng)載作用下的響應(yīng)還不是很清楚，將其應(yīng)用于工程實(shí)踐中存在較大的風(fēng)險(xiǎn)；另外，復(fù)合材料的性能與芯材和面板之間的連接方式有很大的關(guān)系，目前一般采用焊接和粘結(jié)的方式，由于芯材和面板材料種類不同，實(shí)現(xiàn)芯材和面板之間的牢固連接存在很大的困難，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定性差。

既往單兵防護(hù)裝備主要致力于以輕質(zhì)防護(hù)材料高效阻擋子彈和破片的侵徹。近年來，裝備研發(fā)人員使用了超高分子量聚乙烯纖維、高強(qiáng)對(duì)位芳綸以及輕質(zhì)防彈陶瓷等新型防彈材料，在有效減重基礎(chǔ)上防彈或破片性能顯著提高。然而，研究表明，常規(guī)防彈裝備不僅難以抵擋爆炸沖擊波的穿透，抵達(dá)防護(hù)裝置表面的沖擊波還能以反射疊加形式增強(qiáng)致傷效應(yīng)。特別對(duì)于密閉空間內(nèi)爆炸，沖擊波還會(huì)因墻壁和防護(hù)裝置表面數(shù)次反射和負(fù)壓作用時(shí)間延長(zhǎng)進(jìn)一步增強(qiáng)殺傷效應(yīng)。因此，減輕爆炸沖擊波對(duì)人體的傷害，迫切需要在不降低防彈性能、重量可控條件下提升材料對(duì)沖擊波的防御效能。目前，針對(duì)爆炸沖擊時(shí)機(jī)體受損臟器或部位，需要不斷研發(fā)基于理想材料組分、結(jié)構(gòu)的防護(hù)裝具（表7-3），以滿足穿戴條件下對(duì)爆炸沖擊波、破片及相關(guān)裹挾致傷因素的破損殺傷效應(yīng)。駐伊拉克和阿富汗美軍近十年戰(zhàn)場(chǎng)陣亡情況表明，減輕（吸收、導(dǎo)引耗散）沖擊波和防護(hù)槍彈沖擊對(duì)挽救95.8%死亡傷員有重要價(jià)值，而改進(jìn)爆炸沖擊傷防護(hù)裝備并控制出血是減少死亡的主要途徑。

鑒于爆炸沖擊波可能在顱腦內(nèi)部形成氣穴或微泡，在內(nèi)爆效應(yīng)等機(jī)制作用下可能造成腦實(shí)質(zhì)損傷，需要采用有效材料加強(qiáng)對(duì)沖擊波顱外的吸收和耗散。同時(shí)，沖擊波動(dòng)壓引起的顱腦位移、拋擲或碰撞，進(jìn)一步加劇顱腦損傷。因此，須降低顱腦碰撞時(shí)的加速度峰值，防護(hù)頭盔及配套部件無疑是減輕顱腦沖擊傷的不二選擇。

我國(guó)軍用頭盔始于以防彈鋼為主材的GK80頭盔，但沖擊波在頭盔內(nèi)殼表面與頭部縫隙之間發(fā)生多次反射疊加，使超壓峰值提高，從而使頭部損傷有加重的可能。隨后以對(duì)位芳綸防彈復(fù)合材料為基材研發(fā)的QGF系列頭盔問世，但以上金屬和非金屬頭盔對(duì)爆炸沖擊波造成的顱腦損傷防護(hù)性能均有待提升。目前。頭盔包括防護(hù)盔體和懸掛系統(tǒng)。前者以抗彈片貫穿侵徹為主，后者對(duì)沖擊波導(dǎo)致的非貫穿性損傷防御發(fā)揮主要作用。開發(fā)具有優(yōu)良的減震和能量吸收性能的輕質(zhì)聚合物材料和多層次減震結(jié)構(gòu)是當(dāng)務(wù)之急。有數(shù)據(jù)顯示，我軍研制的HYS-1型防沖擊頭盔，經(jīng)爆炸試驗(yàn)驗(yàn)證，在中等強(qiáng)度沖擊波環(huán)境下，能使沖擊加速度峰值衰減72%～82%，平均加速度衰減50%～71%，可有效減輕頭部沖擊傷。此外，坦克帽在一定程度上對(duì)顱腦沖擊傷有防護(hù)作用。

事實(shí)上，作戰(zhàn)頭盔用了幾百年時(shí)間才從防護(hù)刀槍棍棒造成外傷發(fā)展到防護(hù)彈片損傷頭部。從本質(zhì)上講，20世紀(jì)的大部分作戰(zhàn)頭盔都是為在戰(zhàn)壕或散兵坑作戰(zhàn)設(shè)計(jì)的。在戰(zhàn)壕和散兵坑里，彈道威脅大多是來自上方。直到最近幾年，由于戰(zhàn)斗性質(zhì)改變，戰(zhàn)場(chǎng)外傷的類型發(fā)生了變化，越來越多的士兵患上了由鈍力、爆炸或子彈沖擊造成的頭外傷和創(chuàng)傷性腦損傷。其中，大量恐怖襲擊或路邊爆炸采用的簡(jiǎn)易爆炸裝置（improvised explosive device，IDE）屢見不鮮。根據(jù)美國(guó)陸軍在2009年的報(bào)告，部署到伊拉克某旅戰(zhàn)斗隊(duì)雖然全部裝備有防彈頭盔，但所有3 973名人員中有1 292人受過傷，其中有907人（22.8%）經(jīng)臨床醫(yī)師確診患有創(chuàng)傷性腦損傷。多數(shù)情況下，這些受傷人員會(huì)患上戰(zhàn)后頭痛和/或頭暈，隨著時(shí)間推移還會(huì)出現(xiàn)煩躁易怒現(xiàn)象和記憶問題。因此，迫切需要對(duì)此類爆炸沖擊傷提供更好的防護(hù)，并考慮解決因頭盔邊緣與防彈背心之間部位缺乏防護(hù)遭受的損傷問題。因此，外軍裝備研發(fā)部門基于戰(zhàn)場(chǎng)傷亡數(shù)據(jù)反饋，目前傾向于使用頭部全防護(hù)裝置，包括具有防破片性能的護(hù)目鏡和護(hù)頜，以有效減輕沖擊波對(duì)眼部和耳部的傷害。同時(shí)，對(duì)于進(jìn)入頭盔的沖擊波，全防護(hù)還減少了在頭顱周邊腔隙產(chǎn)生的反射疊加波致傷。

直到最近，外軍配發(fā)給前線部隊(duì)的普通頭盔僅能在某些時(shí)候提供對(duì)高速子彈的有限防護(hù)。而以更輕的重量改善頭盔的沖擊/爆炸防護(hù)性能尚無法解決。目前，外軍提出研發(fā)基于頭盔的綜合頭部防護(hù)系統(tǒng)。這種頭盔擬采用模塊化設(shè)計(jì)，可加裝一些附件組件，如夜視系統(tǒng)、眼部和下頜防護(hù)系統(tǒng)，以及用于防護(hù)更強(qiáng)的爆炸/彈道沖擊的附加裝甲層等。

在英國(guó)，Mk.6型作戰(zhàn)頭盔由NP航空航天公司制造，其設(shè)計(jì)是在20世紀(jì)80年代中期引入的，在鈍性外傷的防護(hù)方面，這種設(shè)計(jì)大大優(yōu)于當(dāng)時(shí)的其他很多頭盔。該公司采用人體工程學(xué)重新設(shè)計(jì)的Mk.7型頭盔延續(xù)了Mk.6型頭盔優(yōu)點(diǎn)，包括大量使用內(nèi)部墊料和顱蓋型的支撐框架。從2009年開始，為滿足緊急作戰(zhàn)的需求，在阿富汗服役的部隊(duì)配發(fā)了Mk.7型頭盔。

NP航空航天公司設(shè)計(jì)了模塊化的AC900/ICH（綜合作戰(zhàn)頭盔）模型，解決了從頭盔下緣到防彈背心之間的暴露部位頸部大血管、腦干生命中樞和頸部脊髓提供防護(hù)的問題。AC900/ICH提供了下頜保護(hù)裝置和全臉面罩兩個(gè)配件，配件的固定方式設(shè)計(jì)獨(dú)特，安裝面罩的支架也適合安裝夜視裝置。獲得專利的多軸向殼體結(jié)構(gòu)使AC900/ICH在不降低防護(hù)水平的情況下重量減少了10%，這有助于抵消安裝下頜保護(hù)裝置后增加的重量。

美國(guó)陸軍2011年2月初宣稱正在尋求一種改進(jìn)的作戰(zhàn)頭盔設(shè)計(jì)——增強(qiáng)型作戰(zhàn)頭盔（enhanced combat helmet，ECH），這種頭盔的防彈能力超過了先進(jìn)作戰(zhàn)頭盔（advanced combat helmet，ACH）。先進(jìn)作戰(zhàn)頭盔于2003年首次大量配發(fā)部隊(duì)，目前仍在戰(zhàn)場(chǎng)上使用。盡管表面看來增強(qiáng)型作戰(zhàn)頭盔與其要替代的先進(jìn)作戰(zhàn)頭盔區(qū)別不大，但據(jù)士兵防護(hù)及單兵裝備（soldier protection and individual equipment，SPIE）項(xiàng)目主管說，兩者在性能上的差別非常大。增強(qiáng)型作戰(zhàn)頭盔要比目前美國(guó)陸軍大多數(shù)部隊(duì)配發(fā)的頭盔稍厚，但重量略輕。據(jù)稱，增強(qiáng)型作戰(zhàn)頭盔在頭部防護(hù)能力特別是在頭部免遭彈片傷害方面有了巨大飛躍。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，增強(qiáng)型作戰(zhàn)頭盔要在防彈性能方面比先進(jìn)作戰(zhàn)頭盔至少提高35%。因此，增強(qiáng)型作戰(zhàn)頭盔有在減少創(chuàng)傷性腦損傷方面發(fā)揮作用。

增強(qiáng)型作戰(zhàn)頭盔由Ceradyne Diaphorm公司制造，被稱為“防御者”無縫防彈頭盔（seamless ballistic helmet，SBH），這種頭盔使用了專利的熱塑復(fù)合材料頭盔成型技術(shù)，改善了對(duì)彈片和輕武器的防護(hù)效果。據(jù)廠家介紹，美軍的作戰(zhàn)頭盔終于可以阻擋步槍子彈了。據(jù)稱，頭盔殼體所采用的無縫防彈頭盔技術(shù)來自一種多層層壓材料，使用這種材料無須切割或縫合任何單層，殼體成型后的所用的層壓材料幾乎沒有折疊，這就保證了殼體性能和厚度的一致性。Ceradyne公司還聲稱，把熱塑復(fù)合材料作為制作增強(qiáng)型作戰(zhàn)頭盔主殼體的材料不但提高了殼體的防彈能力而且還對(duì)工藝產(chǎn)生了很大影響。預(yù)計(jì)在海水、溫度驟變、高空、鹽霧和室外等作戰(zhàn)環(huán)境下這種頭盔的性能也不會(huì)降低，這是由制造頭盔所用材料（尤其是頭盔主要部分采用的熱塑樹脂和纖維材料）的類型和化學(xué)性質(zhì)決定的。

在加拿大，加國(guó)防部已經(jīng)開始試驗(yàn)“士兵綜合頭戴系統(tǒng)”（soldier integrated headwear system，SIHS），該系統(tǒng)的一個(gè)組成部分就是“先進(jìn)模塊化多重威脅防護(hù)頭戴系統(tǒng)”（advanced modular multithreat protective headwear system）。從2007年開始，加拿大國(guó)防部國(guó)防研究開發(fā)小組就在開發(fā)和改進(jìn)作戰(zhàn)頭盔，彌補(bǔ)防護(hù)上的空白（例如對(duì)頭盔和防彈背心之間部位的防護(hù)）并提供對(duì)面部的保護(hù)，不但要防護(hù)子彈的威脅還要防護(hù)爆炸沖擊波的威脅。

2011年11月，士兵系統(tǒng)集成集團(tuán)（soldier system integration group）的馬克?拉特利（Mark Rutley）曾談及，先進(jìn)模塊化多重威脅防護(hù)頭戴系統(tǒng)的頭盔是一個(gè)模塊化系統(tǒng)，包括一個(gè)內(nèi)殼、一個(gè)防彈外殼、一個(gè)下頜保護(hù)裝置、一個(gè)面罩和一個(gè)頸部保護(hù)裝置。在最近的試驗(yàn)中，加拿大所做的工作是把士兵和新的頭盔設(shè)計(jì)放到盡可能真實(shí)再現(xiàn)的作戰(zhàn)環(huán)境中，以測(cè)試先進(jìn)模塊化多重威脅防護(hù)頭戴系統(tǒng)概念的表現(xiàn)，確保設(shè)計(jì)真正有效。這種裝備（模塊化頭盔）的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)每次任務(wù)的需要進(jìn)行改造。根據(jù)不同任務(wù)的需要，展開后勤行動(dòng)時(shí)可以使用基本型頭盔，而作戰(zhàn)時(shí)則可使用提供最大防護(hù)的下頜保護(hù)裝置和面罩，以有效防御輕微鈍性損傷（mBTI）和面部損傷。

加拿大防彈眼鏡制造商視威迅軍事公司（revision military）（目前該公司在向很多北約國(guó)家供應(yīng)作戰(zhàn)用眼睛保護(hù)裝備）把業(yè)務(wù)擴(kuò)展到了模塊化頭盔領(lǐng)域，希望能夠滿足國(guó)家的需要。該公司曾在倫敦2011國(guó)際防務(wù)展（DSEI）上公布了革命性的BATLSKIN模型。隨后，視威迅軍事公司新的全集成模塊化設(shè)計(jì)以BATLSKIN為基礎(chǔ)，集成了外傷襯墊、通信系統(tǒng)、抬頭顯示器、防化學(xué)、生物、放射和核面具、增強(qiáng)型夜視鏡，并且配備了可選的面罩和下頜保護(hù)裝置來提供對(duì)鈍力、爆炸和子彈更好的防護(hù)（相對(duì)于僅有頭盔殼體）。基于對(duì)頭部保護(hù)系統(tǒng)的廣泛研究與開發(fā)，視威迅軍事公司新式頭盔和頭部保護(hù)系統(tǒng)能幫助減少腦部損傷，重量更輕，并且能夠提供優(yōu)良的防彈能力。因此，基于新材料和新程序迭代，通過持續(xù)不斷地設(shè)計(jì)、開發(fā)和演示供乘車和徒步士兵使用的可擴(kuò)展模塊化頭盔系統(tǒng)，旨在提供比目前頭盔更好的沖擊防護(hù)能力并整合電子設(shè)備和電力供應(yīng)，也可使士兵定制自己所需防護(hù)的水平，根據(jù)不同任務(wù)需要的操作裝備。

美國(guó)陸軍納提克（Natick）士兵研發(fā)與設(shè)計(jì)中心的項(xiàng)目工程師Don Lee表示：“目前的情況是尚未采用以士兵為中心的設(shè)計(jì)原則把頭部防護(hù)和功能能力設(shè)計(jì)成一體化平臺(tái)，這妨礙了對(duì)重量、平衡性和集成子組件的優(yōu)化。”在談到視威迅軍事公司頭盔研發(fā)時(shí)，他說：“這個(gè)開發(fā)合同支持頭盔電子設(shè)備和顯示系統(tǒng)——可升級(jí)的陸軍技術(shù)目標(biāo)（upgradeable army technology objective），預(yù)計(jì)會(huì)開發(fā)一體化的頭盔系統(tǒng)技術(shù)，包括升級(jí)的子彈和沖擊防護(hù)，集成防化學(xué)、生物、放射和核功能的面具，全臉防護(hù)以及向士兵和陸戰(zhàn)隊(duì)員提供可操作信息的集成抬頭顯示器和傳感器輸入端。研究期待最終產(chǎn)品是一些工具和技術(shù)，使功能不斷拓展、優(yōu)化的頭盔系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)爆炸沖擊環(huán)境中發(fā)揮關(guān)鍵防御作用，這些系統(tǒng)能夠提供更好的頭部保護(hù)并考慮到增強(qiáng)的態(tài)勢(shì)感知，從而提高任務(wù)效能，使官兵在戰(zhàn)場(chǎng)上擁有決定性優(yōu)勢(shì)。

軀干防護(hù)器材主要是研制沖擊波防護(hù)服，其目的是阻擋或削弱沖擊波對(duì)人體胸腹壁的直接作用，從而減輕沖擊波對(duì)內(nèi)臟的損傷。20世紀(jì)80年代，美軍對(duì)Kevlar防彈背心進(jìn)行過沖擊波防護(hù)效果實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于層疊間隙的存在，穿著軟體防彈背心后，傳遞到身體便面的超壓峰值反而高于未穿防彈衣的情形，肺沖擊傷加重。有研究表明，一定厚度的發(fā)泡鎳可衰減沖擊波超壓峰值26%，同時(shí)使沖擊波上升時(shí)間延長(zhǎng)，以此為主構(gòu)成的復(fù)合材料防護(hù)背心，可使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的傷情明顯減輕，病死率降低。也有人報(bào)道水手如穿上含氣的壓縮性泡沫材料，使機(jī)體的含氣部分（胸腹腔）同周圍的水分開，可有效地防止水下沖擊傷或使其傷情明顯減輕。但值得注意的是目前裝備的制式防彈服或防彈背心，雖對(duì)破片有較好的防護(hù)效果，但臨床和實(shí)驗(yàn)研究均表明對(duì)沖擊傷無防護(hù)效果，甚至可加重沖擊傷的傷情，在沖擊傷診治中對(duì)此應(yīng)高度注意。從臨床診治角度分析，針對(duì)沖擊波靶器官的防護(hù)還須考慮防護(hù)裝備的可穿戴性、柔韌性、智能性以及阻燃性等諸多環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)爆炸沖擊波防護(hù)基礎(chǔ)上臨床診治的精準(zhǔn)度和前瞻性。事實(shí)上，日本防衛(wèi)省表示，從2017年開始正式在新的爆炸沖擊實(shí)驗(yàn)設(shè)施中，著手研究可以防止炸彈沖擊波入侵人體，達(dá)到保護(hù)效果的防護(hù)服和防護(hù)面具等。

據(jù)美軍2001—2011年在伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)的陣亡情況數(shù)據(jù)，地面部隊(duì)徒步巡邏時(shí)遭受簡(jiǎn)易爆炸裝置，腹部、盆腔和尿道大面積損傷。為此，骨盆爆炸防護(hù)裝置是用于骨盆和股動(dòng)脈的新型防護(hù)系統(tǒng)，將取代現(xiàn)有的兩種防護(hù)系統(tǒng)：一件貼身衣和一件外套。士兵喜歡簡(jiǎn)化的并且適應(yīng)身體外形的防護(hù)系統(tǒng)，反饋信息也表明該系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性提高。

佩戴各種耳塞、耳罩可減輕爆炸沖擊波對(duì)聽器的損傷。如美國(guó)的EAR耳塞，在頻率63～8 000Hz范圍內(nèi)按嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)條件使用者可衰減30～48.9dB，一般用戶可衰減14～25dB，國(guó)內(nèi)研制的69型耳罩可隔聲14.7～40.3dB。坦克乘員戴防護(hù)帽無耳機(jī)者可隔聲30～40dB。

美軍裝備的楔形金屬板減震鞋可用于艦艇足部沖擊傷的防護(hù)。我軍研制的艦艇防沖擊鞋，其抗沖擊性能在加速度峰值為92G時(shí)，后跟加速度衰減可達(dá)61.1%，加速度峰值在120～170G時(shí)，其后跟加速度衰減仍可達(dá)50%左右，目前可用于掃雷艦艇人員執(zhí)行掃雷任務(wù)時(shí)的防護(hù)。根據(jù)減壓原理和爆炸力學(xué)原理研制的各種防雷鞋，可避免或減輕地雷爆炸損傷。如我軍研制的FLX-1型防雷鞋，在實(shí)驗(yàn)條件下可衰減空氣沖擊波77%的能量。

生產(chǎn)、貯存爆炸物品的工廠、倉庫選址時(shí)，應(yīng)建立在遠(yuǎn)離城市人口密集區(qū)域的獨(dú)立地帶，相關(guān)廠房建筑須與周圍的水利設(shè)施、交通樞紐、橋梁、隧道、高壓輸電線路、通信線路、輸油管道等重要設(shè)施保持安全距離。同時(shí)，確認(rèn)選址范圍的工廠在總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照生產(chǎn)性質(zhì)及功能劃分作業(yè)區(qū)域，并使各分區(qū)與外部重要目標(biāo)、各區(qū)之間保持必要的間隔距離。

對(duì)于爆炸防護(hù)安全距離的界定，包括內(nèi)部安全距離和外部安全距離。即為保證爆炸事故發(fā)生后對(duì)建筑物及相關(guān)人員的損毀不超過破壞等級(jí)，危險(xiǎn)品生產(chǎn)區(qū)、總倉庫區(qū)、銷毀場(chǎng)等區(qū)域內(nèi)的建筑物之間應(yīng)保持足夠的安全距離，即內(nèi)部安全距離。危險(xiǎn)品生產(chǎn)區(qū)、總倉庫區(qū)、銷毀場(chǎng)等與該區(qū)域外的村莊、居民建筑、工廠、城鎮(zhèn)、運(yùn)輸線路等必須保持足夠的安全距離，稱外部安全距離。具體安全距離的數(shù)值確定須遵照設(shè)計(jì)安全規(guī)范。

在爆炸沖擊防護(hù)的生產(chǎn)工藝布置上，須遵循以下原則：①在生產(chǎn)工藝方面應(yīng)盡量采用新技術(shù)、智能化，以做到人機(jī)分離，遠(yuǎn)距離操作。②在生產(chǎn)工藝流程中，需區(qū)分開危險(xiǎn)和非危險(xiǎn)生產(chǎn)工序，兩者宜分別設(shè)置廠房。③在廠房?jī)?nèi)部工藝布置中，宜將危險(xiǎn)生產(chǎn)工序留置在行人稀少、位置偏僻的一端，順次銜接危險(xiǎn)度較低的生產(chǎn)工序，危險(xiǎn)品暫存部位也宜布置在地處偏僻的一端。④危險(xiǎn)品生產(chǎn)廠房和庫房在平面上應(yīng)布置成簡(jiǎn)單的矩形，便于爆炸事故發(fā)生時(shí)人員緊急疏散。⑤對(duì)于有泄爆要求的工藝設(shè)備，在布置時(shí)應(yīng)使其泄爆方向避開建筑物和主要道路。⑥抗爆間的設(shè)置應(yīng)符合安全規(guī)范的要求。

自動(dòng)快速雨淋滅火：煙火藥和火炸藥燃速極快，在數(shù)秒內(nèi)就能造成爆炸事故，所以在煙火藥和火炸藥生產(chǎn)廠房，須廣泛采用快速雨淋設(shè)備等自動(dòng)快速滅火裝置。快速雨淋設(shè)備主要由光敏探測(cè)系統(tǒng)及雨淋管網(wǎng)組成。當(dāng)廠房?jī)?nèi)起火時(shí)，光照驟然增大，光敏電阻的電阻值變小，控制系統(tǒng)電流增大，通過電子放大器、繼電器，使電磁閥打開，雨淋管網(wǎng)噴水滅火，阻止爆炸事故。

此外，對(duì)于生產(chǎn)作業(yè)爆破，避免在清晨、傍晚或露天等有利于空氣沖擊波傳播的氣象條件下實(shí)施爆破。盡量避免采用裸露藥包爆破或?qū)П髀短毂疲仨毑捎脮r(shí)，要覆蓋砂土。

在室內(nèi)，應(yīng)利用墻角、墻邊或桌子下臥倒或坐著防護(hù)；有人防工事的應(yīng)利用工事進(jìn)行防護(hù)；來不及進(jìn)工事的，利用地形地物進(jìn)行防護(hù)。當(dāng)有較大的地形地物時(shí)，應(yīng)橫向臥倒；當(dāng)?shù)匦蔚匚镙^小時(shí)，面向爆心臥倒；地形平坦時(shí)，背向爆心臥倒。其動(dòng)作要領(lǐng)：兩手交叉在胸前，閉眼收腹；兩腿伸直且并攏，低頭憋氣用物遮，以達(dá)到被防護(hù)對(duì)象在爆炸沖擊波作用下的最低毀傷狀態(tài)。

沖擊波的傳播速度要比光輻射慢得多，在大當(dāng)量核武器爆炸時(shí)，閃光后要經(jīng)過一定時(shí)間才能到達(dá)不同距離處。如10萬等級(jí)當(dāng)量核武器空爆時(shí)到達(dá)10km處需26s。因此，發(fā)現(xiàn)閃光后，立即就近快速進(jìn)入工事或在地形地物背面隱蔽，就可避免或減輕沖擊波引起的損傷。

在沖擊波直接殺傷區(qū)內(nèi)的人員，特別是距離爆心較近的人員，可被沖擊波動(dòng)壓拋擲、位移或“吹倒”。這些人員如無地形地物或工事可利用時(shí)，應(yīng)立即背向爆心俯臥在地。即身長(zhǎng)平行沖擊波傳播方向時(shí)，頭部應(yīng)盡量遠(yuǎn)離爆炸源。人員俯臥時(shí)的迎風(fēng)面積僅為立位時(shí)的1/5，可以降低總沖量，大大地削弱沖擊波動(dòng)壓的致傷作用，俯臥在一定程度上還可避免胸腹部直接受壓。

在城鎮(zhèn)居民區(qū)發(fā)生爆炸時(shí)，門窗上的木板和玻璃常被打碎，擊中人體后可造成間接損傷，重者有致命的危險(xiǎn)。因此，室內(nèi)人員來不及外出隱蔽時(shí)，應(yīng)避開門窗，在墻根、屋角、桌下或床下臥倒。考慮到?jīng)_擊波的反射效應(yīng)，在條件允許時(shí)爆炸現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)盡量遠(yuǎn)離墻壁，迅速轉(zhuǎn)移到空曠地方。

爆炸時(shí)張口或掩耳對(duì)聽器沖擊傷（如鼓膜破裂）均有一定的預(yù)防作用。在掃雷艇上執(zhí)行任務(wù)的人員，應(yīng)盡量減少行走，如確需行走時(shí)，最好用足尖著地，以避免或減輕水下非接觸性爆炸時(shí)引起的固體沖擊傷。當(dāng)可能受到水下兵器或?qū)棥⒑綇椝斜〞r(shí)，水中作業(yè)人員應(yīng)盡快從深水區(qū)轉(zhuǎn)移到淺水區(qū)，盡可能地將軀體顯露出水面，來不及時(shí)可采用仰臥于水面的體位，以避免或減輕水下沖擊傷。

地形地物對(duì)沖擊波有屏蔽或加強(qiáng)作用。沖擊波在沿地面?zhèn)鞑サ倪^程中，當(dāng)遇到高地、土丘和山峰時(shí)，在朝向爆心側(cè)的正斜面上，沖擊波因受阻而發(fā)生反射，致使超壓增強(qiáng)。沖擊波沿高地、土丘或山峰的兩側(cè)和頂部繞過時(shí)，其背面的超壓和動(dòng)壓都有所降低，從而形成了一個(gè)減壓區(qū)。在減壓區(qū)以遠(yuǎn)的地域，沖擊波匯合在一起，超壓又有所增加，形成一個(gè)增壓區(qū)。一般來說，高度的正斜面坡度愈大，超壓增加愈大；反斜面坡度愈大，減壓區(qū)內(nèi)超壓和動(dòng)壓低得也愈多。因此，利用上述地形地物的特點(diǎn)，如人員見到閃光后可立即進(jìn)入高地、山峰的反斜面的減壓區(qū)內(nèi)，可避免或減輕沖擊波引起的損傷。

土坎、土坑、側(cè)向涵洞和橋洞、背向爆心的路基及城市下水道等也有一定的防護(hù)效果。但在利用地形地物時(shí)，要避開容易傾倒的建筑物（如高煙囪、高層單薄房屋）、朝向爆心的山谷地帶（可能因沖擊波合流而致超壓增大）。

因此，在易燃易爆品廠區(qū)或場(chǎng)地選擇上，首先，主廠區(qū)應(yīng)根據(jù)工藝流程、安全距離和各小區(qū)的特點(diǎn)，在選定的區(qū)域范圍內(nèi)，充分利用有利、安全的自然地形加以區(qū)劃，以有效防御爆炸沖擊波。其次，易燃易爆品總倉庫區(qū)應(yīng)遠(yuǎn)離住宅和城市人口密集區(qū)域，有條件時(shí)最好將此類倉庫置于山溝或類似掩體區(qū)域。同樣，爆破銷毀廠區(qū)應(yīng)選擇山溝、丘陵、河灘等有利的自然地形，在滿足安全距離條件下，確定銷毀場(chǎng)地和相關(guān)建筑的位置。

巷道中空氣沖擊波可采用“擋”的措施削弱其強(qiáng)度。例如在爆區(qū)附近壘磚墻、壘沙袋、砌石墻等構(gòu)筑阻波墻。有些國(guó)家曾采用高強(qiáng)度的人造薄膜制成水包代替阻波墻。充滿水的水包與巷道四周緊密接觸，當(dāng)沖擊波來到時(shí)水包壓力增大，即將其轉(zhuǎn)移到巷道的兩旁，增加了抗沖擊波的能力。水力阻波墻造價(jià)低，制作快，防沖擊波效果好，一般可減弱沖擊波3/4以上，并能降低爆塵和有害氣體。因此，人造擋墻可以減弱炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波、碎片對(duì)建筑的危害。構(gòu)筑防爆擋墻是抗爆設(shè)計(jì)的方式之一。

水下爆破時(shí)，降低水下爆炸沖擊波強(qiáng)度的有效措施是采用氣泡帷幕防護(hù)技術(shù)。就是在爆源與保護(hù)對(duì)象之間的水底設(shè)置一套氣泡發(fā)射裝置。一般采用鋼管在其兩側(cè)開設(shè)兩排小孔，當(dāng)向發(fā)射裝置輸入壓縮空氣后，大量細(xì)小氣泡便從小孔連續(xù)不斷地向外射出。受浮力的作用，氣泡群由水底向水面不斷上升，形成一道氣泡帷幕。能有效地減弱沖擊波壓力峰值，對(duì)保護(hù)對(duì)象起防護(hù)作用。經(jīng)過工程驗(yàn)證，效果良好。

鋼彈簧隔震器是一種典型的防沖減震器材。在外界沖擊作用下，它首先將沖擊動(dòng)能吸收，轉(zhuǎn)換成內(nèi)部彈性勢(shì)能，隨后以相對(duì)緩慢的速率，將此勢(shì)能釋放重新轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。同時(shí)，伴隨阻尼作用使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散，如此往復(fù)，一般在數(shù)次循環(huán)后，就可大幅耗散掉沖擊能量。在美國(guó)夏延山地下指揮中心工程中，配有1 300多個(gè)大型螺旋鋼彈簧，可對(duì)15幢離壁式鋼結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行整體防護(hù)。

磁流變液阻尼器是一種主動(dòng)型防沖減震器材，可以根據(jù)外界沖擊輸入的變化，自我調(diào)節(jié)輸出阻尼力和系統(tǒng)剛度，從而達(dá)到最優(yōu)震動(dòng)防護(hù)效果。

工事是基本的防護(hù)手段。為保存有生力量，采取各類隔沖耗能措施，轉(zhuǎn)動(dòng)為勢(shì)、化大為小、確保安全，就成了爆炸沖擊防護(hù)必須堅(jiān)守的最后底線。地下的各種永備工事和人防工事，可以有效地屏蔽沖擊波動(dòng)壓和超壓的作用，因而可以避免發(fā)生沖擊傷，或使傷情大為減輕。各種露天工事，如塹壕、掩體和崖孔（貓耳洞）等，基本上可以屏蔽動(dòng)壓的致傷作用，超壓的致傷作用也大為削弱（可使壓力上升時(shí)間顯著延長(zhǎng)），因此也有不同程度的防護(hù)作用。

野戰(zhàn)工事包括露天工事（塹壕、交通壕和各種掩體）、掩蔽工事（崖孔、避彈所）以及間于兩者之間的掩蓋機(jī)槍工事和觀察工事等。此類工事取材方便、構(gòu)筑迅速、設(shè)備簡(jiǎn)單、形式多樣，具有一定的防爆炸沖擊波效果。

在各種露天工事內(nèi)，超壓值常較曠場(chǎng)環(huán)境為高。由于沖擊波波陣面超壓在工事內(nèi)多次反射而使壓力值增高的原因，其增加規(guī)律是，離爆心近的工事比離爆心遠(yuǎn)的工事大，向爆心崖壁的較背離爆心崖壁的大，工事深的比工事淺的增壓大。

雖然露天工事內(nèi)的超壓值較地面為高，工事內(nèi)的沖擊傷卻較地面輕1～2級(jí)。究其原因，主要是因?yàn)楣な聝?nèi)基本屏蔽掉了動(dòng)壓的作用。此外，還可能與崖孔等野戰(zhàn)工事內(nèi)超壓峰值下降梯度較大、持續(xù)時(shí)間較短有關(guān)。因此，造成同樣的傷情所需的超壓值較曠場(chǎng)環(huán)境為高。

在劇烈爆炸沖擊波作用下，露天工事可能發(fā)生坍塌或被覆材料墜落等，由此使工事內(nèi)人員發(fā)生間接損傷。在燃料空氣炸彈爆炸試驗(yàn)中可見，距離爆心較近的交通壕等野戰(zhàn)工事爆后塌方，致使布放于此處的動(dòng)物被完全掩埋。

掩蔽工事的防沖擊波作用是因?yàn)槠溆凶銐虻目沽Γ⒛茏柚箾_擊波進(jìn)入工事內(nèi)，由此使工事內(nèi)人員免遭損傷或傷情減輕。據(jù)測(cè)定結(jié)果，掩蔽部?jī)?nèi)的超壓僅相當(dāng)于曠場(chǎng)超壓的5%～10%。避彈所對(duì)沖擊波的削弱能力較差，射擊、觀察工事的孔口多，防沖擊波作用更差，其中超壓值約為地面的30%～40%。如密閉門被破壞，則工事內(nèi)的超壓值會(huì)有所增高。反之，如加強(qiáng)掩蔽部的防護(hù)門，則工事防沖擊波的效果會(huì)顯著提高，工事內(nèi)的超壓值有時(shí)僅為地面的2%～3%。

強(qiáng)沖擊波可使掩蔽工事發(fā)生破壞，如出入口堵塞、孔口盾板震開、防護(hù)門損壞、主體結(jié)構(gòu)變形、錯(cuò)位、斷裂等，從而使工事內(nèi)人員發(fā)生間接損傷。因此，增加孔口和防護(hù)門的強(qiáng)度，人員盡可能遠(yuǎn)離防護(hù)門，提高主體部分的抗壓能力，對(duì)防止或減輕間接爆炸沖擊傷有重要作用。

全國(guó)多數(shù)城市建有人防工事。平時(shí)，可作為一般的地下建筑，以充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益；戰(zhàn)時(shí)，則可有效防護(hù)爆炸沖擊波和其他致傷因素的作用。此外，人防工事對(duì)核爆炸沖擊波和其他殺傷因素具有較好的防護(hù)效果。常用的人防工事有掘開式工事、巷道、地道、坑道和附建式人防工事。

掘開式人防工事對(duì)沖擊波有明顯的削弱作用。工事內(nèi)超壓峰值降低，升壓時(shí)間延長(zhǎng)，工事內(nèi)壓力波（pressure wave）形發(fā)生改變。出入口常常是工事最薄弱的環(huán)節(jié)。許多人防工事的主體結(jié)構(gòu)抗壓能力很強(qiáng)，但出入口卻易受沖擊波作用而發(fā)生破壞。因此，在設(shè)計(jì)人防工事時(shí)，須保證足夠強(qiáng)度的防護(hù)蓋板，并從工事設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)防止出入口堵塞。

人防工事的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與沖擊波耗散密切相關(guān)。在沖擊波通過巷道或地道分岔與轉(zhuǎn)彎變向時(shí)，其超壓會(huì)沿岔口各自向前分流傳播并衰減。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，沖擊波通過單向轉(zhuǎn)彎變向時(shí)，波陣面超壓略有降低；而通過雙向轉(zhuǎn)彎變向時(shí)，超壓大為降低。沖擊波所通過巷道斷面的縮小和擴(kuò)大均會(huì)對(duì)沖擊波超壓帶來明顯影響。當(dāng)巷道斷面突然由大變小時(shí)，沖擊波在此情況下將出現(xiàn)一個(gè)反射面并產(chǎn)生一個(gè)壓縮空氣層，此層向小斷面巷道流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生比大斷面超壓要大的沖擊波。反之，當(dāng)沖擊波突然由小斷面巷道進(jìn)入大斷面巷道，由于波陣面迅速擴(kuò)大，其超壓很快降低。再次，巷道表面粗糙率越大，巷道斷面愈小，沖擊波沖量衰減越快。

永備工事是指平時(shí)構(gòu)筑的堅(jiān)固耐用的一些工事。其特點(diǎn)是抗力強(qiáng)，孔口防護(hù)口嚴(yán)密，內(nèi)部設(shè)備較為齊全。永備工事多在地下，主要供作戰(zhàn)指揮和掩蔽人員使用。另有一些建于半地下或地面上，主要用于掩蔽兵器。各種永備工事因有一道或數(shù)道防護(hù)門，并有消波裝置，故可有效防止沖擊波進(jìn)入工事內(nèi)。通風(fēng)濾毒間是工事薄弱部位，此處超壓值常高于其他部分，該處人員在爆炸沖擊暴露時(shí)易于受傷。此外，觸地爆炸時(shí)可產(chǎn)生直接傳入地下的地震波。此時(shí)，地下工事內(nèi)人員可能因直接接觸工事內(nèi)墻或地面而遭受間接沖擊傷。

裝甲車輛和艦艇等均配置有一定火力和武器裝備，因此，也屬于大型兵器類。同時(shí)，它們又具有一定的屏蔽作用和密閉性能，對(duì)爆炸沖擊波有一定防護(hù)效果。

坦克有較高的密閉性能，沖擊波不易進(jìn)入車內(nèi)，因此坦克內(nèi)的超壓值較曠場(chǎng)環(huán)境為低。依照坦克型號(hào)及車內(nèi)裝置不同而有所差異，約為曠場(chǎng)超壓值的7%～70%。壓力上升時(shí)間較慢，曠場(chǎng)僅有數(shù)毫秒至十幾毫秒，車內(nèi)約幾百毫秒。正壓作用時(shí)間兩者差異不大。由于超壓上升時(shí)間較慢，因而引起同樣的傷情所需壓力值較曠場(chǎng)環(huán)境為高。動(dòng)壓一般不直接作用于坦克內(nèi)乘員，但強(qiáng)大的動(dòng)壓可使裝甲產(chǎn)生沖擊加速度，從而可使與裝甲車接接觸部位發(fā)生損傷。此外，因強(qiáng)大的動(dòng)壓造成坦克位移、翻轉(zhuǎn)等情況，坦克內(nèi)乘員也可能發(fā)生間接損傷。據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，核爆炸時(shí)，坦克內(nèi)動(dòng)物沖擊傷常較曠場(chǎng)環(huán)境輕1～2級(jí)，基本不會(huì)發(fā)生極重度沖擊傷，殺傷半徑也明顯縮小。

其防沖擊波效果取決于抗壓和密閉性能。艙室內(nèi)除超壓峰值較地面為低外，其壓力上升時(shí)間也較慢，約為幾百毫秒至1秒；壓力作用時(shí)間延長(zhǎng)，通常相當(dāng)于艙外的1倍多。由于以上防護(hù)性能，艙室內(nèi)沖擊波對(duì)動(dòng)物的殺傷半徑較地面明顯縮短，為地面的10%～90%。

迄今為止，爆炸事故發(fā)生往往難以預(yù)測(cè)，爆炸物威力和與人員的相對(duì)距離常常是決定傷員預(yù)后的重要制約因素。因此，爆炸沖擊傷的防護(hù)首先需要暴露人員對(duì)爆炸風(fēng)險(xiǎn)有理性的認(rèn)知，這是防護(hù)裝備得以有效普及的關(guān)鍵。對(duì)軍事和爆破作業(yè)人員而言，防護(hù)裝備往往是常規(guī)配置，而對(duì)多數(shù)無法感知風(fēng)險(xiǎn)的平民由于經(jīng)濟(jì)原因、疏忽大意以及防護(hù)裝備效能的局限性，仍然在致命性爆炸沖擊傷發(fā)生時(shí)，遭遇嚴(yán)重?fù)p傷和失能結(jié)局。因此，從社會(huì)安全角度分析，生產(chǎn)、生活中，任何有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境，都應(yīng)該作為常識(shí)對(duì)廣大民眾反復(fù)宣傳，常抓不懈。防爆炸沖擊傷的安全意識(shí)與裝備材料的防護(hù)同等重要，是防患于未然的明智選擇。

大量數(shù)據(jù)表明，爆炸沖擊傷診斷中，爆炸物的威力和傷員距離爆心的距離是首先需要明確的致傷因素。其次，爆炸環(huán)境（密閉環(huán)境、開放環(huán)境）和環(huán)境介質(zhì)（空氣、液體）是決定沖擊傷傷情的重要因素。再次，壓力波在固體界面（墻體、工事），可增加沖擊波壓力毀傷效應(yīng)。此外，有無障礙物的阻隔，在傷員致傷中亦需作為獨(dú)立變量予以考量。在可能條件下，明確以上因素，對(duì)于爆炸沖擊傷防護(hù)材料和裝備配置的針對(duì)性和個(gè)體化有重要價(jià)值。而且，在有防護(hù)條件下，對(duì)臟器損傷的發(fā)生、傷情輕重判別同樣具有重要價(jià)值。

既往爆炸傷數(shù)據(jù)顯示，槍炮致爆炸沖擊傷的致傷時(shí)間多在2～10ms，和平時(shí)期，由于生產(chǎn)作業(yè)的實(shí)際需求，以及化學(xué)危險(xiǎn)品存量的驟增等新情況，一旦發(fā)生失控性爆炸，爆炸時(shí)間往往偏長(zhǎng)，既往針對(duì)短時(shí)程爆炸沖擊傷防護(hù)方法可能尚無法完全滿足和平時(shí)期許多爆炸沖擊傷防護(hù)需求，需要基于實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果的循證醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)學(xué)模擬和經(jīng)驗(yàn)評(píng)估方法，對(duì)長(zhǎng)時(shí)程爆炸沖擊傷防護(hù)效能進(jìn)行準(zhǔn)確判別。

在實(shí)現(xiàn)爆炸沖擊傷有效防護(hù)條件下，鑒于爆炸威力和傷情的復(fù)雜內(nèi)在聯(lián)系，部分傷類仍防不勝防。事實(shí)上，爆心較近距離傷員無損傷，并不意味較遠(yuǎn)距離的其他傷員無損傷。在相同距離有未發(fā)生損傷傷員，也并不能判定相鄰人員無沖擊傷發(fā)生。從邏輯上分析，爆炸沖擊傷防護(hù)有可能掩蓋部分傷員內(nèi)臟損傷臨床表征。因此，為獲得確切診斷，傷員主訴或陪同人員主訴的采集須力求客觀準(zhǔn)確，盡早處置威脅生命的急癥。對(duì)于體格檢查（呼吸頻率、氧飽和度、影像資料和氣栓指征等），必要時(shí)須行動(dòng)態(tài)觀察，謹(jǐn)防漏診、誤診，特別是對(duì)滯后表征的精準(zhǔn)把握。與此同時(shí)，須關(guān)注沖擊傷并發(fā)癥的預(yù)警診斷（基因型、生物標(biāo)志物），以及傷員非遺傳信息（年齡、性別、生理狀況、基礎(chǔ)疾患等）。在處理機(jī)體損傷基礎(chǔ)上，精神創(chuàng)傷的診治亦須采用有效對(duì)癥措施（如動(dòng)眼療法、內(nèi)觀療法、其他精神疾患舒緩措施等）。

此外，基于最好的治療就是預(yù)防，再好的治療也不及有效預(yù)防思路，需采用新型生物、化工材料，滿足輕便、柔順、阻燃、隔熱基礎(chǔ)上的迭代嘗試和循環(huán)驗(yàn)證，以不斷提升材料對(duì)于爆炸沖擊能量進(jìn)行有效的吸收、導(dǎo)引和耗散，從沖擊波超壓或負(fù)壓峰值、壓力作用時(shí)間以及壓力升壓時(shí)間三方面發(fā)揮有效防護(hù)作用。既往防護(hù)材料在有效性、安全性、舒適性方面尚有較大提升空間。

在個(gè)體沖擊傷防護(hù)方面，建議作業(yè)人員在實(shí)現(xiàn)自身有效防護(hù)基礎(chǔ)上，對(duì)于作業(yè)面存在潛在爆炸物（粉塵、燃?xì)狻⒂土稀⑹謾C(jī)等）的環(huán)境防護(hù)，有減輕沖擊波作用于人的強(qiáng)度和時(shí)程，同樣至關(guān)重要。這需要防護(hù)材料的量產(chǎn)規(guī)模，使用中能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)成本。從既往爆炸沖擊傷經(jīng)驗(yàn)看，破片或投射物致傷常常伴隨沖擊波，因此，在防護(hù)效能上，獲得有效抵御沖擊波基礎(chǔ)上，確保防破片效能不降低甚至進(jìn)一步提升，這就決定防護(hù)材料傾向于采用復(fù)合型，兼具防彈/破片性能。此外，為獲得沖擊波暴露時(shí)的頻次、壓力參數(shù)，量化評(píng)估傷情，研發(fā)智能化預(yù)警裝置迫在眉睫。

因此，爆炸沖擊傷難以預(yù)測(cè)、爆炸環(huán)境千差萬別、致傷因素復(fù)雜多樣、受傷人群個(gè)體差異、救治時(shí)效不盡相同決定了防護(hù)轉(zhuǎn)化研究的復(fù)雜性，特別是防護(hù)材料復(fù)合型、適宜性難度大，而且基于防護(hù)的預(yù)警診斷、評(píng)估和救治中面對(duì)大量數(shù)據(jù)，評(píng)估指標(biāo)亟待優(yōu)化，這些因素都決定爆炸沖擊傷防護(hù)挑戰(zhàn)巨大。

迄今，爆炸沖擊傷防護(hù)材料和裝備研發(fā)已有許多突破，特別是在材料科學(xué)、化學(xué)、生物力學(xué)、醫(yī)學(xué)的長(zhǎng)足發(fā)展和交叉融合背景下，對(duì)爆炸沖擊波的防御能力必將不斷得到提升。然而，由于人類對(duì)于物質(zhì)世界的洞悉總會(huì)受到認(rèn)知深度和廣度的制約，加之主觀臆斷或盲人摸象式的思維局限，對(duì)爆炸沖擊傷防護(hù)無限趨近客觀真實(shí)并非易事。事實(shí)上，動(dòng)植物在長(zhǎng)期進(jìn)化、物競(jìng)天擇的生存壓力下，會(huì)自然獲得優(yōu)于人類的防御損傷的組織結(jié)構(gòu)，對(duì)于沖擊傷防護(hù)也許會(huì)提供靈感和啟示。觀察發(fā)現(xiàn)，啄木鳥為了覓食和鑿洞，用其長(zhǎng)嘴以6～7m/s沖擊速度、約10 000g加速度進(jìn)行啄木，此時(shí)腦部所受沖擊是其體重的1 000倍，卻不會(huì)發(fā)生頭部沖擊傷。研究證實(shí)，除下喙比上喙長(zhǎng)、“安全帶”樣舌骨結(jié)構(gòu)外，顱骨海綿狀骨小梁賦予的“彈性”可有效地緩沖撞擊，吸收沖擊力。顱骨外的軟骨和肌肉組織也是優(yōu)良的減震裝置。同樣，許多鳥類在飛行中頭部會(huì)無意識(shí)撞到玻璃上，但會(huì)迅速恢復(fù)并飛走。另外，柚子的抗沖擊性能也值得關(guān)注。作為最大的柑橘類水果，柚子直徑在 15～25cm之間，重量可達(dá)到6kg。即使從10m高處掉落，柚子外表面幾乎沒有傷痕。研究證實(shí)，柚子皮的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使其可以承受數(shù)千牛頓的沖擊力，吸收大量機(jī)械能。其原因在于它含有兩種不同的生物組織：含有皮脂腺的外表皮以及較厚的白色海綿狀中間皮。而且，從柚子外皮部分到中間皮部分其密度呈現(xiàn)逐漸變化的特點(diǎn)。這種漸變的組織層次有效避免了在組織成分、結(jié)構(gòu)以及機(jī)械性能上的突變，從而降低了沖擊暴露時(shí)發(fā)生組織撕裂的可能性。因此，基于以上動(dòng)植物天然防沖抗震結(jié)構(gòu)，從仿生學(xué)和組織學(xué)角度探究減輕爆炸沖擊材料結(jié)構(gòu)可能會(huì)有重要啟示。

可以預(yù)料，在人力所及范圍內(nèi)，爆炸沖擊傷防護(hù)的基礎(chǔ)就是牢固樹立安全第一、警鐘長(zhǎng)鳴的監(jiān)督和防控機(jī)制。隨著時(shí)間推移，爆炸物類別必然更加多樣，致傷形式可能日趨復(fù)雜，這就決定爆炸沖擊傷防護(hù)材料和裝備需要按照因“矛”設(shè)“盾”，鑄盾為先的思路，迭代升級(jí)。特別是面對(duì)現(xiàn)今精確制導(dǎo)式大當(dāng)量、深鉆地爆炸武器打擊，只有采取多層設(shè)防、層層耗散的綜合防護(hù)措施，才可能達(dá)到最佳防爆抗沖效果。而且，隨著材料科學(xué)和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能防護(hù)、預(yù)警為先的防護(hù)的理念將會(huì)成為沖擊傷防護(hù)材料和裝備研究的必然趨勢(shì)。任何材料和裝備的革新，必然是以消減損傷，以人為本的防護(hù)理念為基本著眼點(diǎn)，關(guān)鍵是堅(jiān)持基于實(shí)踐、推理和數(shù)學(xué)方法的科學(xué)認(rèn)識(shí)論，雖然沖擊傷防護(hù)研究的轉(zhuǎn)化應(yīng)用任重道遠(yuǎn)，但前景無限。

爆炸沖擊致傷與防護(hù)作為“矛”和“盾”，隨著科技的迅速發(fā)展可能出現(xiàn)新的對(duì)立形式，但按照“一物降一物”的哲學(xué)觀點(diǎn)，面對(duì)未來出現(xiàn)的新型爆炸物，特別是對(duì)于高能爆炸、投擲物爆炸等只能與時(shí)俱進(jìn)，趨利避害，動(dòng)態(tài)平衡，適度調(diào)整。傷情診治的初衷在于救治原發(fā)損傷，防治并發(fā)癥，恢復(fù)傷員身心完整性。而防護(hù)策略則是臨床診治的前伸與拓展，是爆炸沖擊風(fēng)險(xiǎn)存在，人類恐懼本能無法克服境況下爭(zhēng)取主動(dòng)診治的“哨卡”。依照防護(hù)參數(shù)的預(yù)警、防護(hù)臟器的類別、防護(hù)效果的評(píng)估，積極吸納先進(jìn)新型多尺度生物和化工材料（聚脲復(fù)合或改構(gòu)材料、低環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)納米材料、摻入高聚物等），是防護(hù)裝備研發(fā)、升級(jí)的必需。我們相信，在抓好源頭監(jiān)控基礎(chǔ)上，研發(fā)新型裝備、即時(shí)反饋升級(jí)，以應(yīng)對(duì)各類安全生產(chǎn)事故、恐怖襲擊、煤礦爆炸等威脅，將有望實(shí)現(xiàn)防診互動(dòng)，防治共進(jìn)，在理論和技術(shù)方面切實(shí)提升我國(guó)沖擊傷防護(hù)水平，有效加強(qiáng)爆炸沖擊傷綜合防護(hù)體系建設(shè)。

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