毋庸置疑，對爆炸沖擊傷施以有效防護，其結果必將勝于任何最優良的救治。據美國陸軍外科研究所近十年數據，伊拉克和阿富汗戰場共有4 596名美軍死亡，其中73.7%是爆炸傷，87.3%的傷員在到達醫療機構之前死亡，有幸收治入院的傷員伴隨多種復合損傷，現有救治技術常難以奏效。中國近些年（2000年1月—2017年4月）來，僅國家安監局報告的生產作業爆炸事故達2 098起，死傷29 579人，平均每3天發生一起爆炸事故。因此，降低爆炸沖擊傷致死、致殘率、促進傷員后期康復的明智選擇重在防護，其中以沖擊波作為始動致傷因素是爆炸沖擊傷防護的關鍵所在。在爆炸沖擊波的巨大能量傳遞中，有效防護的核心要素就是如何避免或減少人體對沖擊波及其裹挾因素負載能量的迅速吸收。從中國傳統哲學思想分析，遵循以柔克剛、生克制化、趨利避害、防患未然的應對策略，對爆炸沖擊傷防護有重要價值。本章節從沖擊傷診治角度思考沖擊傷防護現狀及其現實需求，并結合沖擊傷防護材料與裝備研發現狀，探討爆炸沖擊傷防護策略的精準性和適配性，旨在為我國爆炸沖擊傷防護提供有益的借鑒和啟示。

爆炸沖擊傷防護與中國四大發明之一火藥密不可分，早在西漢初年我國已發明黑火藥，以火藥為原料的各種爆炸物構成沖擊傷最初的致傷源。在隨后的數千年歷史變遷中，戰爭和非戰爭性爆炸此起彼伏，生生不息。人類對爆炸沖擊傷的防護最初是從傷死的恐懼和悲痛中，不斷生起警惕戒備意識，在可能發生爆炸的場所，想方設法將易燃易爆物品加以隔離、遮擋。戰場或沖突環境下，盾牌、頭盔、鎧甲等屏蔽裝備構成了爆炸沖擊傷防護的雛形。因此，人類對爆炸沖擊傷防護始于戰爭或矛盾沖突，是在警惕爆炸、遠離爆炸、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，特別是諾貝爾發明炸藥后，炸藥作為高能武器和生產爆破的主要內容物，在世界范圍或局部軍事沖突、恐怖襲擊、生產作業中，得到廣泛應用。同時，采礦工業用炸藥和礦井內瓦斯爆炸傷亡中，沖擊傷亦占有相當比例。然而，爆炸沖擊傷防護由于科學技術發展的局限性，對爆炸沖擊傷的致傷機制不甚明了，防護材料和裝備上也未能獲得有效提升，因此，在近代的社會動蕩發展中，有限屏蔽、主動隔離以及被動逃避仍是防護爆炸沖擊傷的被動之舉。

第二次世界大戰結束后，特別是近半個世紀以來，雖然世界范圍沒有大規模戰爭，但由于局部沖突、爆破作業、恐怖襲擊以及易爆危險品失控性爆炸，可造成嚴重的無防護或防護不及的爆炸傷亡事故。目前，世界上多個國家擁有核武器，核爆炸產生的強烈沖擊震動，能夠嚴重破壞深達數百米的地下工程，爆心及附近人員難以幸存，遠離爆心人員因傷亡情勢不一無疑是防護的目標人群。近十年來，嚴重爆炸事故在國內、外呈逐漸增多趨勢，但針對爆炸沖擊傷更多集中在診治水平的漸進提升方面。對于爆炸沖擊傷的防護雖已進行了積極探索，并在實驗研究方面積累了許多數據，人類逐漸認識到，爆炸發生時，環境條件不同，受傷靶器官不一。由于沖擊波超壓（overpressure）、負壓（underpressure）、動壓（dynamic pressure）、噪聲和震動等復合因素存在，傷情輕重不同。因此，對于爆炸沖擊傷防護，其本質就是探尋有效措施以實現爆炸沖擊能量的轉換和耗散。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，防護工事的構建已充分考慮到作業人員的防沖效能，有效避免了物在人傷、人亡的情況發生。同時，對于防護部位的劃定和爆炸現場人員抗爆體位均有研究，且基于實驗研究和數值模擬，在防護材料、防護裝備以及防護策略的理論跟進和深度挖掘上均有顯著加強。特別是近年提出的各類隔沖耗能措施，削峰彌谷、轉動為勢、化大為小的防護原則，進一步推動了防護意識的加強、防護材料的革新，以及防護手段的提升，這對于相當長的時期內，在尚無法杜絕爆炸事故發生條件下，無疑具有重大理論價值和現實指導意義。

爆炸沖擊波對人員的殺傷，分為直接殺傷和間接殺傷兩種。所謂直接殺傷，就是人員受到沖擊波的作用（超壓、負壓、動壓、噪聲、震動）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、碎玻璃等造成的機械性損傷。此外，爆炸發生時，有時還會伴隨熱原或化學性損傷，其對于沖擊波致傷的疊加或協同效應，不容小覷，同樣是防護的重要因素。總之，為了防止或減輕沖擊波對人體造成的傷害，須采取有效措施，確保在一定的距離內沖擊波超壓和超壓作用時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驗表明，非戰爭性爆炸傷員傷情往往千差萬別，由于摻雜復合因素（合并破片、燒傷和異物碰撞、壓砸等），傷情復雜，救治難度較大，愈復周期長。其根源在于沖擊傷暴露時，在無法控制爆炸物當量時，機體缺乏有效的綜合性防護措施，少數有防護措施的傷員在爆炸后，對傷情診治由于缺乏對沖擊波暴露時的量化評估參數（爆炸沖擊波超壓值、壓力作用時間、累積爆炸頻次等），對傷員傷情難以做出量化評估。因此，如何做到主動有效防護沖擊傷，并獲得爆炸沖擊傷暴露時個體化參數，是防護爆炸沖擊傷的關鍵問題。

基于以上因素，可以認為，爆炸沖擊傷防護涉及物理、化學和生物致傷三方面。從防護的普適性和迫切性上，依次需要做好沖擊波超壓和動壓防護、破片防護、機械壓砸和碰撞防護、熱源、化學毒氣、輻射損傷防護等。在滿足以上基本防護需求基礎上，需要進一步考慮防護材料的自我修復、智能預警、隔熱阻燃、防御細菌和毒素、抵抗輻射、耐受腐蝕等，最后，在實現以上性能基礎上，防護材料及裝備的可穿戴性，即重量、舒適度等也是需要謹慎斟酌的問題。

爆炸沖擊傷受累臟器極為廣泛。既往認為，機體在沖擊傷暴露時，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生。因此，大量實驗結果提示，空腔臟器是爆炸沖擊傷防護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雜物理特性以及人體組織結構的異質性，加之沖擊波往往合并其他致傷因素，因此，實體臟器損傷并不鮮見。大量研究證實顱腦由于復雜的解剖結構，爆炸沖擊波可能在顱腦內部形成氣穴或微泡，在內爆效應等機制作用下可能造成腦實質損傷，同時，沖擊波動壓引起的顱腦位移、拋擲或碰撞，進一步加劇顱腦損傷。因此，顱腦是原發性和繼發性沖擊傷毀損的主要靶器官之一。其他實體臟器（脾、肝、腎、腎上腺、胸腺、心、眼等）損傷也時有報道，因此，對于沖擊波暴露，機體防護的核心部位集中在顱腦、胸部和腹部，對于聽器、眼部和肢體其他部位的防護，由于多屬沖擊波非致命性損傷部位，采用基于有效材料的協同防護措施往往可以取得滿意效果。

目前對于各種因素所致顱腦沖擊波暴露，多停留在傷員發現損傷或出現神經精神癥狀后被動就醫，尋求診治。至于傷員發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出現腦功能紊亂的沖擊波暴露傷員，如何實現顱腦沖擊波損傷量化評估迄今尚未引起足夠關注。在爆炸事故發生后，醫療機構尚無法獲取顱腦爆炸沖擊傷動態致傷數據，因此，無法對顱腦沖擊傷尤其是低強度、反復沖擊波暴露的傷情與致傷壓力之間做出量效和時效關系的判斷，在顱腦沖擊傷傷情判斷和治療上也難以實現個體化。有鑒于此，在平戰條件下探尋有效防護措施的基礎上，研發顱腦附近的“黑匣子”以準確評估傷員遭受沖擊波暴露的強度和頻次，對于客觀評估沖擊波致顱腦損傷傷情、預后，改善神經精神癥狀、促進傷員腦功能康復具有重要診斷學意義。

目前，對沖擊波致顱腦損傷的評估涉及腦功能生理指標變化以及相應的評分方法（如Glasgow評分）。其中生理功能異常主要涉及意識、記憶力、損傷時精神狀態改變和/或灶性神經受損。傷員的主訴有時較臨床診斷指標異常更為復雜多變，特別是許多傷員臨床影像診斷等并未發現異常，但神經精神癥狀已經出現并持續存在，甚至可能出現自傷或傷人等嚴重后果。究其原因，除受特定場景（如戰場人員死傷）等刺激外，目前認為主要原因極可能是頻繁或一定強度的沖擊波累積性暴露所致的腦功能病變。因此，在傷員出現臨床顱腦病變征象之前，實現動態監測顱腦沖擊波暴露的強度和頻次是平戰條件下顱腦沖擊傷評估和防治的先決條件。既往沖擊波監測主要采用進口裝備，其主要局限性包括：主要針對準靜態設施和固定動物的爆炸沖擊波監測；體積偏大，難于隨身攜帶；抗干擾性能較弱；監測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；受傷個體（平民、作業人員）遭受顱腦沖擊波損傷時監測設備位置不確定（即是否靠近身體、在身體的相對部位）。因此，檢測數據會因沖擊波與設備中間介質的不同而有較明顯的數值偏倚，難以客觀反映人體顱腦部位遭受的壓力強度；此外，研究數據表明，10%～50%的創傷性腦損傷傷員患有眼科疾病。傷員會出現視物模糊、感覺遲鈍、復視、眼痛、閱讀困難、頭疼、視野狹窄等癥狀。赫希數據表明，當沖擊波超壓達到34kPa時，快速和緩慢上升沖擊波對鼓膜損傷發生率分別接近96%和65%。

因此，考慮到爆炸或施工爆破現場的實際，動態監測顱腦沖擊波暴露的裝置至少必須滿足以下條件：第一，顱腦防護裝備（如頭盔）能夠對監測裝置有良好的兼容性，即頭盔能夠容納沖擊波監測裝置；第二，監測裝置必需體積小巧，便于攜帶或嵌入顱腦防護設備中；第三，能夠滿足防水、阻燃條件下顱腦沖擊波檢測需求；第四，能夠承受密閉和開放環境中不同壓力強度的爆炸沖擊波；第五，腦防護裝備（如頭盔）設計應進一步拓展眼部、耳部、頜面部區域，理想的裝備應該是不影響作業、作戰效能的顱面全防護構型。

對于胸腹部沖擊傷防護，與顱腦沖擊傷防護裝備類似，除須重視預警性能外，對于防護裝備面積、材料和輔料等方面都均需重點考慮。

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張，或采用充氣袋既限制胸廓擴張又試圖削弱肺內氣體膨脹等原理，探討其對肺沖擊傷傷情的影響。胸帶防護組采用胸帶包繞動物胸部。胸帶由強度高、彈性差的單層尼龍布制成，制備成扇形面，以適應胸廓上細下粗的形狀。胸帶下緣與肋緣平齊。結果發現，胸帶和充氣袋防護組動物的肺表面出血面積、肺體指數（肺濕重/體重）均明顯低于單純致傷組，以充氣袋防護組效果最好。說明用胸帶限制胸廓過度向外運動的慣性，降低肺組織的張應變，可以明顯減輕肺沖擊傷，由此進一步反證了“過牽效應”在肺沖擊傷發生機制中重要作用。同時基于上述結果，提出以下肺沖擊傷防護裝備原則：

（1）應使用強度高、彈性低的軟質材料，以保持一定的緊張度；

（2）防護應為軟防護，以氣體為主要成分防護效果較好；

（3）胸廓下緣是重點防護部位，可以較好地限制胸廓擴張，因此，防護裝備不必很寬，可制成帶狀。

另一方面，研究發現，由于沖擊波暴露時，腹部在沖擊波壓力作用下，對膈肌上方的胸腔產生顯著應力傳導，在佩戴胸部防護裝置條件下，仍有相當應力波通過腹腔向胸腔傳布，并對肺臟產生毀傷效應。因此，為保證爆炸作業安全性，研制胸腹連體防護裝置較單一胸部防護裝置（如胸帶）可能更具防護價值。由于現今顱腦沖擊傷致傷機制尚未完全闡明，在沖擊波暴露時，是否有胸腹部沖擊波應力通過特定途徑（循環系統、體腔）對顱腦產生應力損傷，尚待深入探究。但從沖擊傷診治角度分析，至少胸腹部應該作為一個整體予以防護，單一部位防護裝備很可能造成顧此失彼，降低沖擊波防護效能。同時，為滿足臨床診治需求，鑒于部分沖擊波暴露傷員發生意識障礙，難于準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）等實際情況，防護裝置在智能化（如采用柔性可穿戴健康傳感器）方面，除克服現有沖擊波壓力和時間監測的靜態設置環境限制，提升爆炸沖擊波在特定顱腦區域數據響應的精確性和靈敏度之外，配置存儲芯片內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間獲知必需診斷信息，贏得寶貴救命時機。

在爆炸沖擊傷防護裝置研發中，不僅要篩選有效的防護材料，特別是針對高峰值、短時程、寬頻帶沖擊波的復合材料，還應基于材料組合構建科學的防護結構，包括材料的厚度、排布順序以及復合方式等內容。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生的應力波的傳遞，使其攜帶的能量在厚度與質量有限的防護層中實現吸收和耗散，這正是減少沖擊波向身體傳遞能量的關鍵。

爆炸沖擊傷防護材料是在人體和沖擊波之間設置的介質層，理想的爆炸沖擊傷防護材料應能夠抵擋和削弱沖擊波對人體的直接作用。通過有效分散沖擊載荷（blast loading）；吸收沖擊及相關（破片、熱原等）能量產生防御作用；考慮到機體對防護材料的安全性和舒適度需求，材料本身在爆炸沖擊時對人體應力盡可能小；且防護材料加工的穿戴防護裝置應不影響人員正常作業。因此，篩選滿足以上條件的爆炸沖擊傷最佳防護材料是醫學、材料學和生物力學領域持續關注的科學問題。

早年研究表明，以石膏、塑料等材料對空氣沖擊傷有一定防護效果。隨后，以人造革、泡沫塑料、橡膠、發泡鎳、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抗沖擊波，都有一定的抗沖擊減壓效能，并可降低動物傷死率。Phillips等曾將Kevlar（芳綸纖維）防彈背心用于沖擊波防護，結果不僅不起防護作用，反而加重沖擊傷傷情（表7-2）。

研究還發現，泡沫材料是沖擊波防護的重要候選組分之一。加拿大學者Philip A針對不同爆炸沖擊狀態下頭部佩戴頭盔后的受力狀態數值模擬分析研究。建立了“盔殼-泡沫減震層-頭部”的數學模型。通過不同泡沫材料參數分析認為，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度，并具有獨特的泡孔結構在受到沖擊時能夠吸收大量能量。高密度泡沫鋁的沖擊波衰減系數比低密度泡沫鋁大。不足之處是金屬泡沫鋁會影響防護裝備佩戴的舒適性。另外，美軍Natick中心研究人員通過對多種泡沫材料在較高應變率下的動態壓縮性能研究證實，同一種泡沫材料針對不同波形沖擊波超壓具有不同的能量吸收（energy absorption）特征，特定結構的泡沫材料對某一波形的沖擊波超壓具有最優的能量吸收和耗散能力，但對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或改性（如多結構相的聚合物）、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，實現對寬頻段沖擊波超壓的防護。

近年來，選擇復合材料（如發泡鎳、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/微納流控技術等）因其對沖擊波的俘獲中和效應受到廣泛關注，逐漸成為沖擊傷防護的研究主流，特別值得關注的是，美軍研究發現，聚脲是一種理想的沖擊波防御基體材料。美國空軍早年曾在建筑物墻體包被數毫米厚度的聚脲，以對抗破片損傷。陸軍軍醫大學野戰外科研究所通過生物激波管實驗證實，聚脲材料對大鼠肺重度沖擊傷有良好的防護作用（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）均優于無夾層和橡膠夾層的防護材料。從化學結構分析發現，聚脲是一種玻璃態轉變溫度（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，其力學性能受溫度、壓力和應變率的影響。聚脲包被材料的沖擊抵抗涉及在高形變率載荷條件下，橡膠樣狀態向玻璃樣狀態的轉化，以及沖擊阻抗錯配（shock impendance mispatch）、應變離域（strain delocallization）和破裂模式轉變等。目前主流觀點認為，聚脲包被材料防護沖擊傷機制涉及沖擊波耗散和彈道防護兩方面。其中，對于沖擊波耗散主要受到聚脲硬段的控制，包括：①沖擊波誘導硬段有序化，沖擊減輕幅度與硬段體積分數成比例。②沖擊波誘導硬段結晶/致密化。這種微結構的變化導致沖擊波動能的吸收耗散。③沖擊波誘導氫鍵斷裂形成。即沖擊波使微結構相-尿鏈雙齒狀氫鍵斷裂并重排，在硬段內形成更多的氫鍵，因此吸收耗散沖擊波動能。④硬段和軟段基質界面區域黏彈性應力松弛。⑤沖擊波捕獲和中和。彈道防護機制觀點認為，軟性基質發揮主要作用。關鍵是聚脲在高應變率條件下從橡膠態向玻璃態轉變以達到耗散彈道能量的目的。而且，黃微波等通過比較研究證實，結構穩定的聚脲的力學性能（拉伸強度、斷裂伸長率）明顯優于聚氨酯。掃描電鏡顯示，聚脲微結構較聚氨酯更加平整致密。該類聚合物材料抗壓強度高、抗拉強度低、高能量耗散，具有蝙蝠狀屈服軌跡和拉伸縫隙屈服機制的基本特性。如果摻入其他材料可以改變材料的拉伸空隙現象，如橡膠顆粒的夾雜，可以穩定現有空隙，使其不至于形成裂紋，大大增強材料的韌性和抗沖擊性能。同時，該類聚合物通過化學改性、納米改構，力學和物理性能顯著增強，特別適用于多頻段范圍內轉向、捕獲和耗散爆炸沖擊波。目前，國內已形成成熟的聚脲噴涂技術，為材料改性、改構奠定了良好基礎。

此外，麻省理工學院研究人員研發了系列新材料：利用剪切增稠特性的流體進行改性的聚氨酯彈性體、在多層熱塑彈性體結構中加入甘油、水等液體構成流體層、采用微米級玻璃微珠以及碳納米管進行熱塑彈性體的改性等。通過這些具有尺度結構單元的聚合物材料在較高應變率下的壓縮特性和能量吸收特性研究，證實較常規熱塑彈性體材料有更優的能量吸收特性。這些材料對沖擊波防護有重要價值。2015年，Grujicic M還提出沸石吸收/微納流控技術防護沖擊波。沸石是微孔固體媒介，由于局限性憎水效應，水分子進入沸石微孔，通過材料致密化和緩流水分子簇形成，實現時相轉換，沖擊動量線性化，即載荷在靶標上經歷更長時間，從而降低峰壓和最大加速度。以上研究均提示，爆炸沖擊傷防護的核心是對沖擊波的有效吸收、耗散和導引，減輕機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間、延長壓力上升時間等。

事實上，爆炸沖擊波的波長在微米到毫米量級，從力學角度分析，對于振蕩的應力波，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、耗散一個波長段的應力波波動。因此，選擇耗散或吸收沖擊波的材料尺度一般比其波長低一個量級，即在數百納米到數百微米量級。如戰場爆炸沖擊波，其波長在10μm～1mm，頻率在2～200MHz，設計的軟涂層、硬、空心、細長夾雜物、壓電與磁致伸縮夾雜物的相應尺度在1～100μm范圍，可以緩解、轉向和吸收爆炸沖擊波。對于波長低于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、移動性和電性質，可在沖擊波前端捕獲和耗散在納米尺度分子、原子的機械能，以緩解、轉向和吸收爆炸沖擊波。因此，能夠發揮有效防御效能的材料往往符合多尺度多結構相聚合材料特性，這也是沖擊波防護材料的篩選的重要原則。

迄今，國內外開展了大量關于抗爆炸、沖擊材料復合結構的設計和研究，從材料組成結構及其對性能影響的規律分析，具有防御爆炸沖擊波的材料涉及以水泥混凝土、金屬、有機材料等基體材料組成的復合結構。研究發現，使用單一材料作為抗爆炸、沖擊的防護結構，很難實現既減少高速沖擊載荷對結構的破壞，又有效衰減沖擊波的目的。通過外層采用高強度材料，夾層為緩沖吸能材料的多層材料復合結構可以達到抗爆炸、沖擊性能的目的，即通過剛性材料和柔性材料的組合實現的抗爆炸、沖擊效果，組合體可以發揮單體材料優勢，達到取長補短，增強抗爆效果的目的。高強材料主要有各類高強度混凝土、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，由于膜力效應而明顯減小其侵徹深度，盡管在混凝土內部仍有損傷破壞，但是不容易發生震塌或崩落現象。壓型鋼板-方鋼管鋼筋混凝土組合結構能夠降低結構變形，防止底部混凝土過早開裂，同時具有較高的強度儲備，是一種比較理想的抗爆炸防護結構。

對泡沫鋁-鋼筋混凝土板組合結構進行抗爆炸沖擊研究發現，隨著泡沫鋁防護層厚度的增加，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，且其厚度存在一個合理的設計值。

將泡沫鋁和普通鋼板組合起來作為一種新型防護結構，與普通鋼板防護門相比，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。利用自行設計的瓦斯爆炸實驗管道，對不同參數的金屬絲網、泡沫陶瓷及二者組合體的抑爆效果分別進行實驗研究，結果表明組合體衰減爆炸超壓效果優于各自單體，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效果密切相關。即包被位置在板材的表面，朝向沖擊波時，防護作用差，而在板材的背側，背向沖擊波，厚度適當且不增加重量條件下，對沖擊波有良好的防護效果，可顯著減緩沖擊載荷的瞬時效應。

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力響應和5種不同夾芯圓筒的抗爆性能，發現夾芯圓筒都優于相同重量的實體圓筒；對于夾芯圓筒，內面板厚度應不大于外面板厚度，這樣能在降低夾芯圓筒整體變形的同時發揮泡沫鋁芯層的吸能優勢。有研究對不同壁厚的鋼管泡沫鋁填充結構進行了數值模擬，并和經驗公式計算結果對比，發現水下爆炸沖擊波壓力值和經驗公式計算值二者接近，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能不斷減小。程濤等采用數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沖擊載荷作用下的瞬態吸能特性，發現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行研究，發現金屬殼起主導作用，不同的幾何形狀和結構對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，因此在設計鋼管泡沫鋁組合結構時，需要設計合理的壁厚來實現鋼管和泡沫鋁都發揮其最大抗力。

通過對蜂窩增強泡沫塑料進行準靜態壓縮試驗，計算不同參數的應力-應變曲線，結果表明，在相同條件下，所有復合結構的應力均大于蜂窩與泡沫塑料的應力之和，隨著蜂窩孔格邊長的減小和試樣厚度的增大，復合效應更加明顯；在此基礎上建立了蜂窩增強泡沫塑料復合結構的仿真模型。

將硅橡膠改性環氧樹脂填充到泡沫鋁中，該復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材料。通過靜態壓縮試驗證實，此時泡沫鋁的平臺屈服階段明顯抬升。

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，研究發現該復合結構具有更高的屈曲褶皺載荷，并使屈曲褶皺的產生滯后，平臺區更長，因而其吸能性能得到了提高，且層合鋼管結構比層合鋁管更明顯。

在開孔泡沫鋁中填充聚氨酯后，其屈服強度和壓縮應變量顯著增加，而且應力應變曲線出現明顯的抖動；隨著應變的不斷增大，應力也逐漸增加。有研究利用霍普金森裝置進行了0.3MPa、0.4MPa、0.6MPa三種氣壓下的動態沖擊實驗，通過對吸能曲線和理想吸能效率曲線的分析，發現其吸能特性有了很大程度的改善。楊益等發現利用聚氨酯泡沫鋁、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。

三明治結構由良好的屈曲硬度/重量比和強度/重量比，是潛在的能量吸收結構。具有管狀核心的三明治材料對抗沖擊載荷與碰撞性能良好。通常此類結構由兩層高強度薄面板和中間承載能力相對較弱的輕質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。調整上下面板的距離，可增大結構的截面慣矩，提高彎曲剛度，使面板在承受應力時能較好地保持彈性穩定性。芯材形式有泡沫、蜂窩、八面體網架、棱柱、波浪形等。其中，泡沫和蜂窩是應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、導熱性能上具有獨特的優點，而點陣結構、六角凹孔網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度材料，形成復合抗爆結構，實現防沖擊、防爆和衰減沖擊波的功能，當爆炸沖擊波作用到復合結構時，多孔材料產生塑性變形被壓實，能夠大大地削弱應力波的強度。

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度以及面板和芯材的結合強度，國內外學者對不同面板的泡沫鋁夾芯材料的抗侵徹性能進行了大量研究。通過理論分析泡沫鋁三明治板在單位沖量下，結構的變形量及其他相關物理量與結構幾何尺寸、材料屬性之間的定性關系。有限元軟件分析了面板厚度、芯層厚度、芯層相對密度及不同子彈形狀對夾芯板抗侵徹性能的影響，以及能量耗散機制，以及數值模擬方法分析面板材料分別為工業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變的差異，發現面板材料對泡沫鋁夾芯梁的壓縮應變影響較小。通過對不加任何保護層、僅加一層鋼板保護層、加鋼板和泡沫鋁復合保護層三種結構在爆炸沖擊荷載下的空氣沖擊波超壓特性進行數值模擬，以及從變形模式、運動響應和吸能特性等方面對比研究6種夾層結構的動態響應特性，發現鋁泡沫芯材密度對夾層結構的動態響應影響較大。研究采用數值計算模型研究了爆炸載荷作用下，應力波在泡沫鋁夾層三明治板中的傳播規律，對其緩沖吸能、衰減應力波特性進行了對比分析，發現在總體密度相同的情況下，梯度結構具有更好的緩沖效果。鑒于多層泡沫鋁較單層防護吸能效率更高，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效應，發現泡沫鋁密度遞減結構較密度遞增結構的底板橫向撓度小，因此，泡沫鋁按密度遞減順序排列能夠提升整體結構的抗爆防沖能力。

研究發現在不同子彈沖擊速度下鋁板-泡沫鋁夾芯板相對于純鋁板具有不同的破壞形態；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，結果表明，泡沫鋁主要承受的是局部壓應力，在頂板破壞前，泡沫鋁產生應變硬化。通過研究鋁合金面板-梯度鋁泡沫芯體-裝甲鋼背板夾層結構的抗爆性能，發現芯體密度梯度排布的鋁泡沫夾層結構的抗爆性能明顯優于等質量的均勻密度鋁泡沫夾層結構，多目標優化可進一步提高結構的綜合抗爆性能。任新見等對鋼板-泡沫金屬-鋼板疊合成的三明治結構的抗爆機制進行分析，指出波的反射、散射、干涉所引起的邊界效應、會聚效應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構具有結構受力合理、承載力高、剛度大、抗震性能和動力性能好、截面形式靈活、施工快速方便等優點。研究發現泡沫混凝土結構具有明顯的吸能作用，隨著密度的減小，經過該層后爆炸沖擊波峰值應力、應變急劇衰減；其復合防護結構的抗爆吸能是以犧牲泡沫混凝土來保護內層結構的。

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。研究采用膠結方法制備的鋼板-高聚物-鋼板層壓復合材料，結果發現，增加鋼板表面的粗糙度和適當加大黏合壓力，可改善層壓復合材料的成型性。通過用落錘沖擊試驗研究低速沖擊荷載下泡沫聚合物和泡沫金屬夾芯材料的動態響應特性，發現泡沫聚合物夾芯結構的破壞模式包括面材剝離、局部出現剪切裂紋、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構作為上下面板，中間泡沫夾層采用硬質聚氨酯泡沫，來調整爆炸荷載在結構中的分布形式，化局部荷載為整體作用荷載，以達到消減爆炸波減輕結構破壞的目的。

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

Yoshiaki Yasui研究了均勻型和錐型蜂窩夾芯板的動態沖擊壓縮行為，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，認為該材料結構可吸收更高沖擊能量，具有輕質、剛性高的特點。陳長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，然后從能量吸收的角度分析夾層板的抗爆抗沖擊性能，得到一種優化的夾層板模型。有研究分別對角錐桁架、方形蜂窩和折疊平板三種夾芯平板結構的抗沖擊能力進行了比較分析。目前認為蜂窩式夾芯層結構在橫向沖擊載荷作用下具有穩定的壓潰載荷、較長的有效行程，表現出優良的吸能特性；結構密度是影響結構耐撞性能的關鍵因素，夾芯層高度對結構的耐撞性影響不大。還有研究提出玻璃鋼蜂窩夾芯復合材料是制作淺埋抗爆結構的理想材料。

異型夾芯材料具有可控的優化設計能力，可以設計成點陣夾芯、I型夾芯、O型夾芯、V型夾芯、波紋夾芯等結構類型。Zenkert和Burman對相同結構的夾芯板的比強度進行了研究，發現通過增加V型芯材的高度，在夾芯板質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度。D.D.Radford等對由不銹鋼錐狀夾芯、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進行了研究，試驗發現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點陣夾芯板在理想沖擊荷載作用下的分析模型，經優化設計后的夾芯板是一種剛度更大、抗沖擊能力更強、能量吸收與耗散更多的新型輕結構。

金屬夾層結構是一類由金屬上、下面板以及諸如波紋型、蜂窩型、桁架型等金屬夾芯，通過激光焊接技術連接成的一個整體夾層結構。歐美等國已經在其性能、設計、制造等方面開展了大量研究工作；國內在這方面的研究工作目前還未形成體系，在理論計算、試驗研究和工程應用上都還存在一定的差距。王果等發現金屬基折疊式夾層板具有優良的抗沖擊性能，Y型激光焊接夾層板在水下爆炸沖擊波載荷作用下，下面板發生膜拉伸變形，夾芯層發生壓皺變形，對上面板起到緩沖作用，降低了上面板的損傷變形，改善了結構吸能效率，表現出優良的抗爆性能。有研究進行了方形蜂窩、Ⅰ型夾芯和波紋結構金屬夾芯板承受水下爆炸試驗，發現響應形式依賴于芯材壓縮的相對時間和水中的氣穴大小。易建坤等分析了點陣金屬夾芯結構抗爆炸沖擊過程的理論分析模型、夾芯結構的變形失效形式、抗爆吸能特性和相關影響因素。

有研究提出一種纖維增強復合材料（fiber reinforced polymer，FRP）、輕質加氣混凝土復合的新型夾層結構，結果表明該復合結構抗彎性能得到顯著的提高。田志敏等通過抗爆試驗研究了拉筋增強夾芯復合結構的抗爆炸荷載能力和典型的破壞形態。研究還發現，雙層鋼板夾心水泥纖維板的抗爆性能明顯優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，中間層則出現了“層裂”現象。另外，空氣夾層結構也是一種抗爆炸能力很強的結構，在重要建筑結構和人防結構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合，更容易實現某種設計意圖，但目前將三層以上的材料復合結構進行抗爆炸、沖擊試驗的研究文獻較少，而主要是用于進行抗侵徹試驗。有研究模擬了直徑為8mm的圓柱形破片對鋼/陶瓷/鋁復合靶板的侵徹過程，分析侵徹過程中靶板的破壞機制，結果表明在面密度一定時，減小面板厚度，增加陶瓷和鋁背板厚度對復合靶板的抗彈性能有明顯提高。對于防護服的材料復合結構選擇，Ken-An-Lou等提出針對非貫穿性損傷的四層防護結構（圖7-2），其中中間兩層即阻波層（barrier）和壓縮緩沖層（compression）發揮主要的吸收耗能作用。依據此結構，設計了多種材料性能匹配的組合，證明這一組合是沖擊傷防護的有效結構模式。

將纖維纏繞在材料結構表面，能夠改變爆炸荷載下結構的破壞模式，明顯改善材料的動力性能。橫向裹貼不僅約束內部材料結構的膨脹變形，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出現彎曲延性反應。Tonatiuh Rodriguez-Nikl等用準靜態荷載模擬爆炸沖擊作用于外包有碳纖維的鋼筋混凝土柱，結果表明此時鋼筋混凝土柱的破壞形式由剪切脆性破壞變為彎曲延性破壞。哈躍等設計了Whipple防護結構，玄武巖纖維布按不同方案布置在結構中，研究發現其發生擊穿破壞時，擊穿孔處的纖維束產生的斷裂和孔邊處纖維束產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玻璃纖維布復合加固混凝土梁的試驗，發現2層高強玻璃纖維布與1層碳纖維布復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%。鮑育明等發現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合材料，具有顯著的技術優勢，能夠更容易地實現抗爆炸沖擊、吸收能量、隔音、絕熱等防護功能結構一體化的設計意圖，但是多層復合材料結構在防護結構中的實際應用還較少，這是由于大部分夾芯材料還處于研究階段，一些功能特性，尤其是動載作用下的響應還不是很清楚，將其應用于工程實踐中存在較大的風險；另外，復合材料的性能與芯材和面板之間的連接方式有很大的關系，目前一般采用焊接和粘結的方式，由于芯材和面板材料種類不同，實現芯材和面板之間的牢固連接存在很大的困難，導致結構性能穩定性差。

既往單兵防護裝備主要致力于以輕質防護材料高效阻擋子彈和破片的侵徹。近年來，裝備研發人員使用了超高分子量聚乙烯纖維、高強對位芳綸以及輕質防彈陶瓷等新型防彈材料，在有效減重基礎上防彈或破片性能顯著提高。然而，研究表明，常規防彈裝備不僅難以抵擋爆炸沖擊波的穿透，抵達防護裝置表面的沖擊波還能以反射疊加形式增強致傷效應。特別對于密閉空間內爆炸，沖擊波還會因墻壁和防護裝置表面數次反射和負壓作用時間延長進一步增強殺傷效應。因此，減輕爆炸沖擊波對人體的傷害，迫切需要在不降低防彈性能、重量可控條件下提升材料對沖擊波的防御效能。目前，針對爆炸沖擊時機體受損臟器或部位，需要不斷研發基于理想材料組分、結構的防護裝具（表7-3），以滿足穿戴條件下對爆炸沖擊波、破片及相關裹挾致傷因素的破損殺傷效應。駐伊拉克和阿富汗美軍近十年戰場陣亡情況表明，減輕（吸收、導引耗散）沖擊波和防護槍彈沖擊對挽救95.8%死亡傷員有重要價值，而改進爆炸沖擊傷防護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部形成氣穴或微泡，在內爆效應等機制作用下可能造成腦實質損傷，需要采用有效材料加強對沖擊波顱外的吸收和耗散。同時，沖擊波動壓引起的顱腦位移、拋擲或碰撞，進一步加劇顱腦損傷。因此，須降低顱腦碰撞時的加速度峰值，防護頭盔及配套部件無疑是減輕顱腦沖擊傷的不二選擇。

我國軍用頭盔始于以防彈鋼為主材的GK80頭盔，但沖擊波在頭盔內殼表面與頭部縫隙之間發生多次反射疊加，使超壓峰值提高，從而使頭部損傷有加重的可能。隨后以對位芳綸防彈復合材料為基材研發的QGF系列頭盔問世，但以上金屬和非金屬頭盔對爆炸沖擊波造成的顱腦損傷防護性能均有待提升。目前。頭盔包括防護盔體和懸掛系統。前者以抗彈片貫穿侵徹為主，后者對沖擊波導致的非貫穿性損傷防御發揮主要作用。開發具有優良的減震和能量吸收性能的輕質聚合物材料和多層次減震結構是當務之急。有數據顯示，我軍研制的HYS-1型防沖擊頭盔，經爆炸試驗驗證，在中等強度沖擊波環境下，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顱腦沖擊傷有防護作用。

事實上，作戰頭盔用了幾百年時間才從防護刀槍棍棒造成外傷發展到防護彈片損傷頭部。從本質上講，20世紀的大部分作戰頭盔都是為在戰壕或散兵坑作戰設計的。在戰壕和散兵坑里，彈道威脅大多是來自上方。直到最近幾年，由于戰斗性質改變，戰場外傷的類型發生了變化，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傷性腦損傷。其中，大量恐怖襲擊或路邊爆炸采用的簡易爆炸裝置（improvised explosive device，IDE）屢見不鮮。根據美國陸軍在2009年的報告，部署到伊拉克某旅戰斗隊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%）經臨床醫師確診患有創傷性腦損傷。多數情況下，這些受傷人員會患上戰后頭痛和/或頭暈，隨著時間推移還會出現煩躁易怒現象和記憶問題。因此，迫切需要對此類爆炸沖擊傷提供更好的防護，并考慮解決因頭盔邊緣與防彈背心之間部位缺乏防護遭受的損傷問題。因此，外軍裝備研發部門基于戰場傷亡數據反饋，目前傾向于使用頭部全防護裝置，包括具有防破片性能的護目鏡和護頜，以有效減輕沖擊波對眼部和耳部的傷害。同時，對于進入頭盔的沖擊波，全防護還減少了在頭顱周邊腔隙產生的反射疊加波致傷。

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

在英國，Mk.6型作戰頭盔由NP航空航天公司制造，其設計是在20世紀80年代中期引入的，在鈍性外傷的防護方面，這種設計大大優于當時的其他很多頭盔。該公司采用人體工程學重新設計的Mk.7型頭盔延續了Mk.6型頭盔優點，包括大量使用內部墊料和顱蓋型的支撐框架。從2009年開始，為滿足緊急作戰的需求，在阿富汗服役的部隊配發了Mk.7型頭盔。

NP航空航天公司設計了模塊化的AC900/ICH（綜合作戰頭盔）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的問題。AC900/ICH提供了下頜保護裝置和全臉面罩兩個配件，配件的固定方式設計獨特，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構使AC900/ICH在不降低防護水平的情況下重量減少了10%，這有助于抵消安裝下頜保護裝置后增加的重量。

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

增強型作戰頭盔由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合材料頭盔成型技術，改善了對彈片和輕武器的防護效果。據廠家介紹，美軍的作戰頭盔終于可以阻擋步槍子彈了。據稱，頭盔殼體所采用的無縫防彈頭盔技術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，把熱塑復合材料作為制作增強型作戰頭盔主殼體的材料不但提高了殼體的防彈能力而且還對工藝產生了很大影響。預計在海水、溫度驟變、高空、鹽霧和室外等作戰環境下這種頭盔的性能也不會降低，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）的類型和化學性質決定的。

在加拿大，加國防部已經開始試驗“士兵綜合頭戴系統”（soldier integrated headwear system，SIHS），該系統的一個組成部分就是“先進模塊化多重威脅防護頭戴系統”（advanced modular multithreat protective headwear system）。從2007年開始，加拿大國防部國防研究開發小組就在開發和改進作戰頭盔，彌補防護上的空白（例如對頭盔和防彈背心之間部位的防護）并提供對面部的保護，不但要防護子彈的威脅還要防護爆炸沖擊波的威脅。

2011年11月，士兵系統集成集團（soldier system integration group）的馬克?拉特利（Mark Rutley）曾談及，先進模塊化多重威脅防護頭戴系統的頭盔是一個模塊化系統，包括一個內殼、一個防彈外殼、一個下頜保護裝置、一個面罩和一個頸部保護裝置。在最近的試驗中，加拿大所做的工作是把士兵和新的頭盔設計放到盡可能真實再現的作戰環境中，以測試先進模塊化多重威脅防護頭戴系統概念的表現，確保設計真正有效。這種裝備（模塊化頭盔）的優點是可以根據每次任務的需要進行改造。根據不同任務的需要，展開后勤行動時可以使用基本型頭盔，而作戰時則可使用提供最大防護的下頜保護裝置和面罩，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家供應作戰用眼睛保護裝備）把業務擴展到了模塊化頭盔領域，希望能夠滿足國家的需要。該公司曾在倫敦2011國際防務展（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計以BATLSKIN為基礎，集成了外傷襯墊、通信系統、抬頭顯示器、防化學、生物、放射和核面具、增強型夜視鏡，并且配備了可選的面罩和下頜保護裝置來提供對鈍力、爆炸和子彈更好的防護（相對于僅有頭盔殼體）?；趯︻^部保護系統的廣泛研究與開發，視威迅軍事公司新式頭盔和頭部保護系統能幫助減少腦部損傷，重量更輕，并且能夠提供優良的防彈能力。因此，基于新材料和新程序迭代，通過持續不斷地設計、開發和演示供乘車和徒步士兵使用的可擴展模塊化頭盔系統，旨在提供比目前頭盔更好的沖擊防護能力并整合電子設備和電力供應，也可使士兵定制自己所需防護的水平，根據不同任務需要的操作裝備。

美國陸軍納提克（Natick）士兵研發與設計中心的項目工程師Don Lee表示：“目前的情況是尚未采用以士兵為中心的設計原則把頭部防護和功能能力設計成一體化平臺，這妨礙了對重量、平衡性和集成子組件的優化?！痹谡劦揭曂杠娛鹿绢^盔研發時，他說：“這個開發合同支持頭盔電子設備和顯示系統——可升級的陸軍技術目標（upgradeable army technology objective），預計會開發一體化的頭盔系統技術，包括升級的子彈和沖擊防護，集成防化學、生物、放射和核功能的面具，全臉防護以及向士兵和陸戰隊員提供可操作信息的集成抬頭顯示器和傳感器輸入端。研究期待最終產品是一些工具和技術，使功能不斷拓展、優化的頭盔系統在戰場爆炸沖擊環境中發揮關鍵防御作用，這些系統能夠提供更好的頭部保護并考慮到增強的態勢感知，從而提高任務效能，使官兵在戰場上擁有決定性優勢。

軀干防護器材主要是研制沖擊波防護服，其目的是阻擋或削弱沖擊波對人體胸腹壁的直接作用，從而減輕沖擊波對內臟的損傷。20世紀80年代，美軍對Kevlar防彈背心進行過沖擊波防護效果實驗。結果發現，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，一定厚度的發泡鎳可衰減沖擊波超壓峰值26%，同時使沖擊波上升時間延長，以此為主構成的復合材料防護背心，可使實驗動物的傷情明顯減輕，病死率降低。也有人報道水手如穿上含氣的壓縮性泡沫材料，使機體的含氣部分（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，雖對破片有較好的防護效果，但臨床和實驗研究均表明對沖擊傷無防護效果，甚至可加重沖擊傷的傷情，在沖擊傷診治中對此應高度注意。從臨床診治角度分析，針對沖擊波靶器官的防護還須考慮防護裝備的可穿戴性、柔韌性、智能性以及阻燃性等諸多環節，以實現爆炸沖擊波防護基礎上臨床診治的精準度和前瞻性。事實上，日本防衛省表示，從2017年開始正式在新的爆炸沖擊實驗設施中，著手研究可以防止炸彈沖擊波入侵人體，達到保護效果的防護服和防護面具等。

據美軍2001—2011年在伊拉克和阿富汗戰場的陣亡情況數據，地面部隊徒步巡邏時遭受簡易爆炸裝置，腹部、盆腔和尿道大面積損傷。為此，骨盆爆炸防護裝置是用于骨盆和股動脈的新型防護系統，將取代現有的兩種防護系統：一件貼身衣和一件外套。士兵喜歡簡化的并且適應身體外形的防護系統，反饋信息也表明該系統的機動性提高。

佩戴各種耳塞、耳罩可減輕爆炸沖擊波對聽器的損傷。如美國的EAR耳塞，在頻率63～8 000Hz范圍內按嚴格實驗條件使用者可衰減30～48.9dB，一般用戶可衰減14～25dB，國內研制的69型耳罩可隔聲14.7～40.3dB。坦克乘員戴防護帽無耳機者可隔聲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。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，后跟加速度衰減可達61.1%，加速度峰值在120～170G時，其后跟加速度衰減仍可達50%左右，目前可用于掃雷艦艇人員執行掃雷任務時的防護。根據減壓原理和爆炸力學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，在實驗條件下可衰減空氣沖擊波77%的能量。

生產、貯存爆炸物品的工廠、倉庫選址時，應建立在遠離城市人口密集區域的獨立地帶，相關廠房建筑須與周圍的水利設施、交通樞紐、橋梁、隧道、高壓輸電線路、通信線路、輸油管道等重要設施保持安全距離。同時，確認選址范圍的工廠在總體規劃和設計時，應嚴格按照生產性質及功能劃分作業區域，并使各分區與外部重要目標、各區之間保持必要的間隔距離。

對于爆炸防護安全距離的界定，包括內部安全距離和外部安全距離。即為保證爆炸事故發生后對建筑物及相關人員的損毀不超過破壞等級，危險品生產區、總倉庫區、銷毀場等區域內的建筑物之間應保持足夠的安全距離，即內部安全距離。危險品生產區、總倉庫區、銷毀場等與該區域外的村莊、居民建筑、工廠、城鎮、運輸線路等必須保持足夠的安全距離，稱外部安全距離。具體安全距離的數值確定須遵照設計安全規范。

在爆炸沖擊防護的生產工藝布置上，須遵循以下原則：①在生產工藝方面應盡量采用新技術、智能化，以做到人機分離，遠距離操作。②在生產工藝流程中，需區分開危險和非危險生產工序，兩者宜分別設置廠房。③在廠房內部工藝布置中，宜將危險生產工序留置在行人稀少、位置偏僻的一端，順次銜接危險度較低的生產工序，危險品暫存部位也宜布置在地處偏僻的一端。④危險品生產廠房和庫房在平面上應布置成簡單的矩形，便于爆炸事故發生時人員緊急疏散。⑤對于有泄爆要求的工藝設備，在布置時應使其泄爆方向避開建筑物和主要道路。⑥抗爆間的設置應符合安全規范的要求。

自動快速雨淋滅火：煙火藥和火炸藥燃速極快，在數秒內就能造成爆炸事故，所以在煙火藥和火炸藥生產廠房，須廣泛采用快速雨淋設備等自動快速滅火裝置?？焖儆炅茉O備主要由光敏探測系統及雨淋管網組成。當廠房內起火時，光照驟然增大，光敏電阻的電阻值變小，控制系統電流增大，通過電子放大器、繼電器，使電磁閥打開，雨淋管網噴水滅火，阻止爆炸事故。

此外，對于生產作業爆破，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施爆破。盡量避免采用裸露藥包爆破或導爆索露天爆破，必須采用時，要覆蓋砂土。

在室內，應利用墻角、墻邊或桌子下臥倒或坐著防護；有人防工事的應利用工事進行防護；來不及進工事的，利用地形地物進行防護。當有較大的地形地物時，應橫向臥倒；當地形地物較小時，面向爆心臥倒；地形平坦時，背向爆心臥倒。其動作要領：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，以達到被防護對象在爆炸沖擊波作用下的最低毀傷狀態。

沖擊波的傳播速度要比光輻射慢得多，在大當量核武器爆炸時，閃光后要經過一定時間才能到達不同距離處。如10萬等級當量核武器空爆時到達10km處需26s。因此，發現閃光后，立即就近快速進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內的人員，特別是距離爆心較近的人員，可被沖擊波動壓拋擲、位移或“吹倒”。這些人員如無地形地物或工事可利用時，應立即背向爆心俯臥在地。即身長平行沖擊波傳播方向時，頭部應盡量遠離爆炸源。人員俯臥時的迎風面積僅為立位時的1/5，可以降低總沖量，大大地削弱沖擊波動壓的致傷作用，俯臥在一定程度上還可避免胸腹部直接受壓。

在城鎮居民區發生爆炸時，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。因此，室內人員來不及外出隱蔽時，應避開門窗，在墻根、屋角、桌下或床下臥倒?？紤]到沖擊波的反射效應，在條件允許時爆炸現場人員應盡量遠離墻壁，迅速轉移到空曠地方。

爆炸時張口或掩耳對聽器沖擊傷（如鼓膜破裂）均有一定的預防作用。在掃雷艇上執行任務的人員，應盡量減少行走，如確需行走時，最好用足尖著地，以避免或減輕水下非接觸性爆炸時引起的固體沖擊傷。當可能受到水下兵器或導彈、航彈水中爆炸時，水中作業人員應盡快從深水區轉移到淺水區，盡可能地將軀體顯露出水面，來不及時可采用仰臥于水面的體位，以避免或減輕水下沖擊傷。

地形地物對沖擊波有屏蔽或加強作用。沖擊波在沿地面傳播的過程中，當遇到高地、土丘和山峰時，在朝向爆心側的正斜面上，沖擊波因受阻而發生反射，致使超壓增強。沖擊波沿高地、土丘或山峰的兩側和頂部繞過時，其背面的超壓和動壓都有所降低，從而形成了一個減壓區。在減壓區以遠的地域，沖擊波匯合在一起，超壓又有所增加，形成一個增壓區。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，減壓區內超壓和動壓低得也愈多。因此，利用上述地形地物的特點，如人員見到閃光后可立即進入高地、山峰的反斜面的減壓區內，可避免或減輕沖擊波引起的損傷。

土坎、土坑、側向涵洞和橋洞、背向爆心的路基及城市下水道等也有一定的防護效果。但在利用地形地物時，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，在易燃易爆品廠區或場地選擇上，首先，主廠區應根據工藝流程、安全距離和各小區的特點，在選定的區域范圍內，充分利用有利、安全的自然地形加以區劃，以有效防御爆炸沖擊波。其次，易燃易爆品總倉庫區應遠離住宅和城市人口密集區域，有條件時最好將此類倉庫置于山溝或類似掩體區域。同樣，爆破銷毀廠區應選擇山溝、丘陵、河灘等有利的自然地形，在滿足安全距離條件下，確定銷毀場地和相關建筑的位置。

巷道中空氣沖擊波可采用“擋”的措施削弱其強度。例如在爆區附近壘磚墻、壘沙袋、砌石墻等構筑阻波墻。有些國家曾采用高強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，當沖擊波來到時水包壓力增大，即將其轉移到巷道的兩旁，增加了抗沖擊波的能力。水力阻波墻造價低，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生的沖擊波、碎片對建筑的危害。構筑防爆擋墻是抗爆設計的方式之一。

水下爆破時，降低水下爆炸沖擊波強度的有效措施是采用氣泡帷幕防護技術。就是在爆源與保護對象之間的水底設置一套氣泡發射裝置。一般采用鋼管在其兩側開設兩排小孔，當向發射裝置輸入壓縮空氣后，大量細小氣泡便從小孔連續不斷地向外射出。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，對保護對象起防護作用。經過工程驗證，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，它首先將沖擊動能吸收，轉換成內部彈性勢能，隨后以相對緩慢的速率，將此勢能釋放重新轉換成動能。同時，伴隨阻尼作用使部分動能轉化為熱能而耗散，如此往復，一般在數次循環后，就可大幅耗散掉沖擊能量。在美國夏延山地下指揮中心工程中，配有1 300多個大型螺旋鋼彈簧，可對15幢離壁式鋼結構房屋進行整體防護。

磁流變液阻尼器是一種主動型防沖減震器材，可以根據外界沖擊輸入的變化，自我調節輸出阻尼力和系統剛度，從而達到最優震動防護效果。

工事是基本的防護手段。為保存有生力量，采取各類隔沖耗能措施，轉動為勢、化大為小、確保安全，就成了爆炸沖擊防護必須堅守的最后底線。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壓和超壓的作用，因而可以避免發生沖擊傷，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（可使壓力上升時間顯著延長），因此也有不同程度的防護作用。

野戰工事包括露天工事（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槍工事和觀察工事等。此類工事取材方便、構筑迅速、設備簡單、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，超壓值常較曠場環境為高。由于沖擊波波陣面超壓在工事內多次反射而使壓力值增高的原因，其增加規律是，離爆心近的工事比離爆心遠的工事大，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。

雖然露天工事內的超壓值較地面為高，工事內的沖擊傷卻較地面輕1～2級。究其原因，主要是因為工事內基本屏蔽掉了動壓的作用。此外，還可能與崖孔等野戰工事內超壓峰值下降梯度較大、持續時間較短有關。因此，造成同樣的傷情所需的超壓值較曠場環境為高。

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

掩蔽工事的防沖擊波作用是因為其有足夠的抗力，并能阻止沖擊波進入工事內，由此使工事內人員免遭損傷或傷情減輕。據測定結果，掩蔽部內的超壓僅相當于曠場超壓的5%～10%。避彈所對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，則工事內的超壓值會有所增高。反之，如加強掩蔽部的防護門，則工事防沖擊波的效果會顯著提高，工事內的超壓值有時僅為地面的2%～3%。

強沖擊波可使掩蔽工事發生破壞，如出入口堵塞、孔口盾板震開、防護門損壞、主體結構變形、錯位、斷裂等，從而使工事內人員發生間接損傷。因此，增加孔口和防護門的強度，人員盡可能遠離防護門，提高主體部分的抗壓能力，對防止或減輕間接爆炸沖擊傷有重要作用。

全國多數城市建有人防工事。平時，可作為一般的地下建筑，以充分發揮其經濟效益；戰時，則可有效防護爆炸沖擊波和其他致傷因素的作用。此外，人防工事對核爆炸沖擊波和其他殺傷因素具有較好的防護效果。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。

掘開式人防工事對沖擊波有明顯的削弱作用。工事內超壓峰值降低，升壓時間延長，工事內壓力波（pressure wave）形發生改變。出入口常常是工事最薄弱的環節。許多人防工事的主體結構抗壓能力很強，但出入口卻易受沖擊波作用而發生破壞。因此，在設計人防工事時，須保證足夠強度的防護蓋板，并從工事設計環節防止出入口堵塞。

人防工事的內部結構與沖擊波耗散密切相關。在沖擊波通過巷道或地道分岔與轉彎變向時，其超壓會沿岔口各自向前分流傳播并衰減。實驗證實，沖擊波通過單向轉彎變向時，波陣面超壓略有降低；而通過雙向轉彎變向時，超壓大為降低。沖擊波所通過巷道斷面的縮小和擴大均會對沖擊波超壓帶來明顯影響。當巷道斷面突然由大變小時，沖擊波在此情況下將出現一個反射面并產生一個壓縮空氣層，此層向小斷面巷道流動時，會產生比大斷面超壓要大的沖擊波。反之，當沖擊波突然由小斷面巷道進入大斷面巷道，由于波陣面迅速擴大，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。

永備工事是指平時構筑的堅固耐用的一些工事。其特點是抗力強，孔口防護口嚴密，內部設備較為齊全。永備工事多在地下，主要供作戰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道防護門，并有消波裝置，故可有效防止沖擊波進入工事內。通風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易于受傷。此外，觸地爆炸時可產生直接傳入地下的地震波。此時，地下工事內人員可能因直接接觸工事內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，它們又具有一定的屏蔽作用和密閉性能，對爆炸沖擊波有一定防護效果。

坦克有較高的密閉性能，沖擊波不易進入車內，因此坦克內的超壓值較曠場環境為低。依照坦克型號及車內裝置不同而有所差異，約為曠場超壓值的7%～70%。壓力上升時間較慢，曠場僅有數毫秒至十幾毫秒，車內約幾百毫秒。正壓作用時間兩者差異不大。由于超壓上升時間較慢，因而引起同樣的傷情所需壓力值較曠場環境為高。動壓一般不直接作用于坦克內乘員，但強大的動壓可使裝甲產生沖擊加速度，從而可使與裝甲車接接觸部位發生損傷。此外，因強大的動壓造成坦克位移、翻轉等情況，坦克內乘員也可能發生間接損傷。據實驗觀察，核爆炸時，坦克內動物沖擊傷常較曠場環境輕1～2級，基本不會發生極重度沖擊傷，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。艙室內除超壓峰值較地面為低外，其壓力上升時間也較慢，約為幾百毫秒至1秒；壓力作用時間延長，通常相當于艙外的1倍多。由于以上防護性能，艙室內沖擊波對動物的殺傷半徑較地面明顯縮短，為地面的10%～90%。

迄今為止，爆炸事故發生往往難以預測，爆炸物威力和與人員的相對距離常常是決定傷員預后的重要制約因素。因此，爆炸沖擊傷的防護首先需要暴露人員對爆炸風險有理性的認知，這是防護裝備得以有效普及的關鍵。對軍事和爆破作業人員而言，防護裝備往往是常規配置，而對多數無法感知風險的平民由于經濟原因、疏忽大意以及防護裝備效能的局限性，仍然在致命性爆炸沖擊傷發生時，遭遇嚴重損傷和失能結局。因此，從社會安全角度分析，生產、生活中，任何有爆炸風險的環境，都應該作為常識對廣大民眾反復宣傳，常抓不懈。防爆炸沖擊傷的安全意識與裝備材料的防護同等重要，是防患于未然的明智選擇。

大量數據表明，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，爆炸環境（密閉環境、開放環境）和環境介質（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。此外，有無障礙物的阻隔，在傷員致傷中亦需作為獨立變量予以考量。在可能條件下，明確以上因素，對于爆炸沖擊傷防護材料和裝備配置的針對性和個體化有重要價值。而且，在有防護條件下，對臟器損傷的發生、傷情輕重判別同樣具有重要價值。

既往爆炸傷數據顯示，槍炮致爆炸沖擊傷的致傷時間多在2～10ms，和平時期，由于生產作業的實際需求，以及化學危險品存量的驟增等新情況，一旦發生失控性爆炸，爆炸時間往往偏長，既往針對短時程爆炸沖擊傷防護方法可能尚無法完全滿足和平時期許多爆炸沖擊傷防護需求，需要基于實驗室研究結果的循證醫學數據，結合數學模擬和經驗評估方法，對長時程爆炸沖擊傷防護效能進行準確判別。

在實現爆炸沖擊傷有效防護條件下，鑒于爆炸威力和傷情的復雜內在聯系，部分傷類仍防不勝防。事實上，爆心較近距離傷員無損傷，并不意味較遠距離的其他傷員無損傷。在相同距離有未發生損傷傷員，也并不能判定相鄰人員無沖擊傷發生。從邏輯上分析，爆炸沖擊傷防護有可能掩蓋部分傷員內臟損傷臨床表征。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確，盡早處置威脅生命的急癥。對于體格檢查（呼吸頻率、氧飽和度、影像資料和氣栓指征等），必要時須行動態觀察，謹防漏診、誤診，特別是對滯后表征的精準把握。與此同時，須關注沖擊傷并發癥的預警診斷（基因型、生物標志物），以及傷員非遺傳信息（年齡、性別、生理狀況、基礎疾患等）。在處理機體損傷基礎上，精神創傷的診治亦須采用有效對癥措施（如動眼療法、內觀療法、其他精神疾患舒緩措施等）。

此外，基于最好的治療就是預防，再好的治療也不及有效預防思路，需采用新型生物、化工材料，滿足輕便、柔順、阻燃、隔熱基礎上的迭代嘗試和循環驗證，以不斷提升材料對于爆炸沖擊能量進行有效的吸收、導引和耗散，從沖擊波超壓或負壓峰值、壓力作用時間以及壓力升壓時間三方面發揮有效防護作用。既往防護材料在有效性、安全性、舒適性方面尚有較大提升空間。

在個體沖擊傷防護方面，建議作業人員在實現自身有效防護基礎上，對于作業面存在潛在爆炸物（粉塵、燃氣、油料、手機等）的環境防護，有減輕沖擊波作用于人的強度和時程，同樣至關重要。這需要防護材料的量產規模，使用中能夠實現經濟成本。從既往爆炸沖擊傷經驗看，破片或投射物致傷常常伴隨沖擊波，因此，在防護效能上，獲得有效抵御沖擊波基礎上，確保防破片效能不降低甚至進一步提升，這就決定防護材料傾向于采用復合型，兼具防彈/破片性能。此外，為獲得沖擊波暴露時的頻次、壓力參數，量化評估傷情，研發智能化預警裝置迫在眉睫。

因此，爆炸沖擊傷難以預測、爆炸環境千差萬別、致傷因素復雜多樣、受傷人群個體差異、救治時效不盡相同決定了防護轉化研究的復雜性，特別是防護材料復合型、適宜性難度大，而且基于防護的預警診斷、評估和救治中面對大量數據，評估指標亟待優化，這些因素都決定爆炸沖擊傷防護挑戰巨大。

迄今，爆炸沖擊傷防護材料和裝備研發已有許多突破，特別是在材料科學、化學、生物力學、醫學的長足發展和交叉融合背景下，對爆炸沖擊波的防御能力必將不斷得到提升。然而，由于人類對于物質世界的洞悉總會受到認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，對爆炸沖擊傷防護無限趨近客觀真實并非易事。事實上，動植物在長期進化、物競天擇的生存壓力下，會自然獲得優于人類的防御損傷的組織結構，對于沖擊傷防護也許會提供靈感和啟示。觀察發現，啄木鳥為了覓食和鑿洞，用其長嘴以6～7m/s沖擊速度、約10 000g加速度進行啄木，此時腦部所受沖擊是其體重的1 000倍，卻不會發生頭部沖擊傷。研究證實，除下喙比上喙長、“安全帶”樣舌骨結構外，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良的減震裝置。同樣，許多鳥類在飛行中頭部會無意識撞到玻璃上，但會迅速恢復并飛走。另外，柚子的抗沖擊性能也值得關注。作為最大的柑橘類水果，柚子直徑在 15～25cm之間，重量可達到6kg。即使從10m高處掉落，柚子外表面幾乎沒有傷痕。研究證實，柚子皮的獨特結構使其可以承受數千牛頓的沖擊力，吸收大量機械能。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逐漸變化的特點。這種漸變的組織層次有效避免了在組織成分、結構以及機械性能上的突變，從而降低了沖擊暴露時發生組織撕裂的可能性。因此，基于以上動植物天然防沖抗震結構，從仿生學和組織學角度探究減輕爆炸沖擊材料結構可能會有重要啟示。

可以預料，在人力所及范圍內，爆炸沖擊傷防護的基礎就是牢固樹立安全第一、警鐘長鳴的監督和防控機制。隨著時間推移，爆炸物類別必然更加多樣，致傷形式可能日趨復雜，這就決定爆炸沖擊傷防護材料和裝備需要按照因“矛”設“盾”，鑄盾為先的思路，迭代升級。特別是面對現今精確制導式大當量、深鉆地爆炸武器打擊，只有采取多層設防、層層耗散的綜合防護措施，才可能達到最佳防爆抗沖效果。而且，隨著材料科學和電子技術的迅猛發展，智能防護、預警為先的防護的理念將會成為沖擊傷防護材料和裝備研究的必然趨勢。任何材料和裝備的革新，必然是以消減損傷，以人為本的防護理念為基本著眼點，關鍵是堅持基于實踐、推理和數學方法的科學認識論，雖然沖擊傷防護研究的轉化應用任重道遠，但前景無限。

爆炸沖擊致傷與防護作為“矛”和“盾”，隨著科技的迅速發展可能出現新的對立形式，但按照“一物降一物”的哲學觀點，面對未來出現的新型爆炸物，特別是對于高能爆炸、投擲物爆炸等只能與時俱進，趨利避害，動態平衡，適度調整。傷情診治的初衷在于救治原發損傷，防治并發癥，恢復傷員身心完整性。而防護策略則是臨床診治的前伸與拓展，是爆炸沖擊風險存在，人類恐懼本能無法克服境況下爭取主動診治的“哨卡”。依照防護參數的預警、防護臟器的類別、防護效果的評估，積極吸納先進新型多尺度生物和化工材料（聚脲復合或改構材料、低環境健康風險納米材料、摻入高聚物等），是防護裝備研發、升級的必需。我們相信，在抓好源頭監控基礎上，研發新型裝備、即時反饋升級，以應對各類安全生產事故、恐怖襲擊、煤礦爆炸等威脅，將有望實現防診互動，防治共進，在理論和技術方面切實提升我國沖擊傷防護水平，有效加強爆炸沖擊傷綜合防護體系建設。

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