军服：现代士兵的“甲胄”

【英国《新科学家》周刊７月２０日一期文章】题：整装待发去杀敌（作者
贾斯廷·马林斯）
正当战场数字技术为西方各国军队普遍采用的时候，一个备受普通士兵关心的领域正进行着一场悄悄的革命。在设在埃塞克斯郡科尔切斯特的国防军服和纺织品局，材料科学家正在为未来英国军队研制作战装备。他们已经制定了宏伟的计划。
除保护自己不受子弹、炸弹碎片和炮火等比较普通的危险袭击外，现代士兵还必须做好化学战、生物战和核攻击的准备。他们不仅要在可见光下伪装自己，而且要在电磁波谱中的红外区和无线电区中隐蔽起来，使自己安全避开夜间瞄准器和雷达的跟踪。并且，他们的装备还必须提供声音伪装：穿戴时必须不发出一点声音。在长时间的耐力较量中，军装必须使士兵保持凉爽，事后又必须使他们保持暖和、干燥，经得起日晒雨淋，结实耐用，穿着舒适，而且还可以清洗。
过去，国防军服和纺织品局采用洋葱皮式的设计方法来保护部队不受攻击
——这种设计将军服分为许多层，每层都具有某种特性或功能。但是，要是士兵穿的服装层数太多，就显得非常笨重。因此，必须尽可能把许多功能结合到单层里。例如，现代军用衬裤能从皮肤吸收汗水，使穿着者保持干燥，同时又有一个空气层与皮肤接触，起隔热的作用。伪装上衣的衬里涂有一层可以吸收在生物战、核攻击和化学战中使用的化学物的碳粒子。士兵可以利用不同的服装层组合，在各种作战条件下穿戴，从潮湿炎热的丛林到寒冷干旱的北极等。
英国陆军去年提出的士兵９５军服系列把服装的层数减少到８层。国防军服和纺织品局的目标是在称为“２１世纪战士”的军服系列中把这一数字减少到３层。该系列将在２００５年更换目前的全部军服。但是，要把现代作战军服的全部功能和更多的功能都塞进这些服装层里，那将是非常困难的。国防军服和纺织品局科技处首席科学家里查德·斯科特说：“死于体温过低和辐射的士兵人数多于在战斗中牺牲的人数。”目前，正在开发一种可以改变隔热程度，以便全年使用的智能材料。最简单的方法是在服装内制作充气袋。这些充气袋可由士兵人工吹气，也可用小型二氧化碳压缩钢瓶充气。还可能研制出监测外界温度变化并相应调整隔热程度的传感器。
另一种可能性是利用随着温度的变化而变化的人造纤维毛皮。在实验室里，斯科特已经获得了一种他自己设计的材料样品。这是一种三维纺织物，它的两个普通服装层被约２厘米长的强力纤维分隔开来了。在这些纤维是竖着的情况下，隔热程度与薄羽绒被相当。
此外，在防火服装的设计中，穿着舒适也突出出来。过去这种服装往往很笨重。斯科特说：“我们正在寻找一种能够在制做军服时不起作用，又不影响舒适，只有在火情发生时才发挥防热作用的智能材料。”该研究小组正在试验一组能在高温下膨胀并烧成焦碳状，最后形成厚厚的保护层的物质。斯科特说：“厚度只要增加几毫米，就能提供多达３０秒钟的保护时间。这将挽救很多生命。”这种“膨胀”材料含有的化学物所起的作用，很像蛋糕中的小苏打，小苏打在烹饪过程中形成二氧化碳。由于这种气体被抑制在生面团里散发不出来，蛋糕就膨胀起来。在材料科学中，起小苏打作用的成分被称为起泡剂，而生面团则是含碳材料。含碳材料能抑制气体散发，燃烧后形成起保护作用的碳层。当然，身陷火海的士兵必须在一两秒内完成这一过程。
另一种防止烧伤的办法是把热量反射回去。斯科特拿起一块绿色材料，取出打火机，用火烧，绿色材料立即变成白色。他说，这种变化是在几毫微秒内发生的。当火苗移走时，这种材料又不留痕迹地恢复到原来的颜色。
这种方法取决于分子结构由一些类似于苯环的热变色染料。热变色染料的颜色取决于每个环周围的双键排列。随着温度的升高，可逆反应对一些双键重新排列，并且分子会失去颜色。设计小组遇到的难题是怎样才能产生英国陆军指定的一系列颜色，并使这些颜色固着在热变色染料上。
伪装是现代战场上最难解决的问题之一。难度最大的是雷达伪装以及在远红外频率范围内掩蔽士兵的热图像。很薄的金属化涂层有助于掩蔽各种热特征。但是，在雷达频率范围内，涂着金属层的士兵就像灯塔那样清晰可见，这个问题将难以克服。