CN107000345A - 用高度性能不匹配界面材料来降低冲击力和损伤的装甲，盾牌和头盔 - Google Patents
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Abstract
本发明说明书展示用高度性能不匹配界面层来设计(材料和界面的不匹配程度超过60％)装甲/盾牌/头盔，因此对外部动态载荷(爆炸，锋利外来物的冲击)提供保护。减少冲击力和损伤的机制是使用柔软和延展性界面/粘合剂层的特定材料设计。他们可以被用来：1)粘合或支撑其他层/材料，2)减少应力波传输和冲击力，3)降低界面后内部层的剪切变形，以及4)沿着装甲/盾牌/头盔表面耗散更多的爆炸和冲击能量。因此，较少的能量用于穿透装甲/盾/头盔造成损坏。
Description
荦愚·罗伊·徐
发明背景
技术领域
本发明涉及一种用于装甲，盾牌和头盔的材料系统。它具有高度性能不匹配的界面层，以减少由外部动态载荷(如爆炸和冲击)引起的冲击力和损伤。
发明背景
装甲，盾牌和头盔通常采用单一材料，如钢或聚碳酸酯，或混合材料，如组合陶瓷和纤维复合材料。在混合的材料之间，界面材料如胶层经常被使用。
概要
界面通常指在相邻区域，物体，物质或相之间形成公共边界的表面。如本专利文本中所使用的术语，界面是指两种材料之间的表面或层，可以传递某种力，例如压力。界面可以具有零厚度或很小的厚度，例如将两种材料粘合在一起的薄胶层。以前装甲，盾牌和头盔的设计主要集中在选择防弹防爆，抗冲击或抗刺的材料和布局。很少的设计使用增强界面来提高整体性能。本发明的目的是使用特殊的界面设计，这样新的装甲，盾牌和头盔可以消耗更多的外部能量并减少动态损伤。为了简洁起见，在本专利文本中，装甲，盾牌，头盔等被统称为个人保护装置，或简称为“盾牌”。但是它们可有各种物理形式。新的盾牌也可用于车辆中，如车辆装甲。此外，术语“冲击”指各种类型的冲击，例如从爆炸，子弹，锋利的异物如刀等产生的冲击。
常规盾牌采用单一材料，例如钢或聚碳酸酯，或混合材料，例如组合陶瓷和纤维复合材料。在不同的材料和层之间，经常使用界面材料如粘合剂层。本发明的实施例提供有效的界面设计，使得界面不仅提供诸如粘合等基本功能，而且可以增加能量耗散，并减少盾牌的损坏。即使对于均匀的装甲材料如聚碳酸酯和有机玻璃，如果将特定的界面置入这些硬聚合物内，其动态力学性能也会显着提高。本发明的技术(界面设计)比现有技术(混合材料设计)更有效。盾牌，头盔适合军人，警察和平民(如足球运动员，学生和旅客)。用户的好处包括价钱合理的身体/头部个人保护。
本发明的其他特征和优点将在下面的描述中阐述，并且将从描述中变得显而易见，或者可以通过本发明的实施例来了解。本发明的目的和优点将通过书面说明，权利要求书，以及附图中来实现和获得。
如实施例描述，为了实现设计目的，本发明提供一种用于个人或车辆保护装置的层合结构。其包括：由第一种材料制成的第一层；由第二种材料制成的第二层。第二层是经受外部负载的外层。以及由第三种材料制成的第三层。其中第一层位于第二和第三层之间，并与第二和第三层接触。第一和第二种材料之间的声阻抗不匹配大于60％。声阻抗不匹配定义为IM＝(P-1)/(P+1)，其中P定义为其中EA是第一种材料的杨氏模量，EB是第二种材料的杨氏模量，ρA是第一种材料的密度，ρB是第二种材料的密度。
另一方面，本发明提供一种用于个人或车辆保护装置的层合结构。其包括：由第一种材料制成的第一层；由第二种材料制成的第二层。第二层是经受外部负载的外层。以及由第三种材料制成的第三层。其中第一层位于第二和第三层之间，并与第二和第三层接触。第一和第二种材料之间的剪切模量不匹配大于60％。剪切模量不匹配定义为：
其中μA是第一种材料的剪切模量，μB是第二种材料的剪切模量。EA是第一种材料的杨氏模量，EB是第二种材料的杨氏模量。vA是第一种材料的泊松比，以及vB是第二种材料的泊松比。
应当理解，上述一般描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，旨在提供对所要求保护的发明的进一步说明。
附图说明
图1A表示根据本发明一实施例，即针对刀刺的具有多个界面的盾牌。
图1B表示采用三种材料具有多层的盾牌单元横截面图。
图2A表示受抛射物冲击的盾牌单元横截面图(显示应力波)。
图2B表示受抛射物冲击的盾牌单元另一横截面图(显示冲击损伤)。
图3A表示受抛射物冲击的盾牌单元横截面图，其中抛射物轨迹垂直于界面表面。
图3B表示受抛射物冲击的盾牌单元横截面图，其中抛射物沿着具有入射角θ的倾斜轨迹进行撞击。
图4表示具有不同抛射物轨迹的盾牌单元横截面图，以说明盾牌的工作原理。
图5A表示根据本发明的另一个实施例：具有多个直界面的盾牌横截面图。
图5B表示根据本发明的另一实施例：具有相对于盾牌表面倾斜界面的横截面图。
图5C表示根据本发明的另一实施例：具有对称倾斜界面层的盾牌横截面图。
图5D表示根据本发明的另一实施例：具有多个弯曲界面层的盾牌横截面图。
图6A表示根据本发明另一实施例：用粘合剂粘合的两块薄装甲板。
图6B表示根据本发明另一实施例：用粘合剂粘合的两块正方形装甲板。
图6C表示根据本发明的另一个实施例：用两个粘合剂层粘合的三块薄装甲板。
图7A表示一冲击后有两个粘合剂层的聚合物板。它仅在外层中有冲击损坏(冲击速度20米/秒)。
图7B表示另一个冲击后有两个粘合剂层的聚合物板。它仅在外层中有冲击损坏(冲击速度46米/秒)。
图8A表示根据本发明的另一实施例：在第十二和第十三层之间有界面层的30层凯夫拉防弹盾牌。
图8B表示在被两个子弹击中后图8A防弹盾牌的拆解形状。
图9A表示本发明实施例：可以折叠的两个盾牌单元。
图9B表示两个折叠盾牌单元形成的临时头盔，以保护人的头部。
具体实施方式
图1A表示根据本发明实施例盾牌1的代表性单元。它具有多层，以抵抗来自抛射体或锋利物体2的冲击(图中表示刀)。虽然盾牌的形状可以是圆形或多边形，但典型形状为矩形。其长度和宽度由实际应用确定。如果盾牌被用作背包的插入物，其典型尺寸是250mm×300mm。如果用作头盔来保护人的头部，则盾牌具有较大的曲率。为了示意，在本文中只展示平面盾牌单元。如果盾牌设计原理用于军警头盔，外部动态载荷通常指爆炸，子弹和碎片引起的载荷。如果盾牌设计原理用于运动头盔，摩托车头盔或其他头盔以保护平民，则作用于头盔的冲击负载通常指地面，地面上硬物，以及其他人的头盔。
通常盾牌上的冲击载荷会导致两种结果：1)如果冲击能量低，例如两个美式足球头盔的碰撞，则头盔只有纯弹性变形或不损坏。然而，即使头盔没有损伤，脑震荡也可能发生。2)如果冲击能量高，如军警头盔受到快速和尖锐的异物冲击，头盔会产生塑性变形和损伤。对于1)，关键保护目标是限制最大冲击力并减少剪切变形，对于2)，关键保护目标是阻止穿透并减少背面变形。
图1B表示采用三种材料具有多层的盾牌单元横截面图。材料A(层3)是具有所需材料性能的粘合剂。它形成与其它层接触的界面层。材料B(层4)和材料C(层5)提供抗冲击阻力。根据装甲材料(材料B和C)和威胁等级，盾牌至少有两层形成一个界面，或多于两层。
典型粘合剂材料A包括硅氧树脂，聚氨酯和满足稍后描述的性能不匹配的其它粘合剂。典型材料B和C包括聚碳酸酯和聚乙烯，由高抗拉强度纤维制成的织物，例如芳族聚酰胺纤维或聚乙烯纤维，陶瓷和金属。材料B和C可以是相同的材料或不同的材料。材料B是承受动态载荷外层4的材料。材料C是面向被保护人或车辆的内层5的材料。
盾牌的保护能力主要来自抗冲击材料B和C，它们的厚度和界面设计。例如，如果仅使用芳族聚酰胺(凯夫拉)织物来满足美国国家司法研究所(NIJ)IIIA级保护标准，芳族聚酰胺织物层(材料B和材料C)的总厚度应至少为6毫米。
本发明实施例的主要特点是设计和选择界面材料A以增加盾牌能力，而不改变耐冲击材料B和C。图2A表示承受抛射物6冲击盾牌的横截面图。抛射物6可以是子弹(如图2A所示)，刀等。外层4(即面向抛射物的层)有更多的应力波7，但内层5(即界面层后面的层)有较少的应力波8。
一维应力波模型表明：由于界面材料声阻抗(材料密度和材料声波的乘积)的显著降低，只有少量的入射应力波传递到内层A。应力波在材料B/A和A/C之间的两个材料边界反射之后，内层中的透射应力与外层中的入射应力之比可表示为(公式(1))：
其中E和ρ是各种材料的杨氏模量和密度(或比重)。如果材料B和C是相同的材料，声阻抗比可以定义为两种材料的声阻抗不匹配可定义为IM＝(P-1)/(P+1)。表1显示了发明人所做冲击实验的一些材料组合的声阻抗不匹配。
对于表1所示的前两种材料组合，它们声阻抗不匹配低(小于35％)。因此，它们的透射应力比相当高，并且粘合剂层对内层没有任何保护作用。对于表1所示的其余材料组合，声阻抗不匹配均超过94％，所以透射应力比非常低(小于11％)。因此，Loctite 5083粘合剂/聚合物Homalite，Loctite 5083/有机玻璃，Loctite 5083/聚碳酸酯，硅橡胶/芳纶织物的四种材料组合都显示出对内层的有效保护。这些都是盾牌的材料组合示例。
Loctite 330，384和5083是由美国Henkel公司(Rocky Hill，CT)生产的粘合剂。Homalite-100是由美国Brandywine Investment Group公司(Wilmington，DE)制造的热固性聚酯材料。有机玻璃是聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)的商品名。Kevlar(凯夫拉)是美国杜邦公司的对位芳族聚酰胺合成纤维的注册商标。硅橡胶是由含有硅的硅与碳，氢和氧组成的弹性体(橡胶状材料)，它可用作粘合剂。
表1.材料性能不匹配比较
通常，应力波传输到内层中优选地小于50％，更优选地小于10％的。因此材料B的声阻抗应至少为材料A的(粘合剂)6倍(对于λ＜50％)，优选地为38倍(对于λ＜10％)。就两种材料A和B的声阻抗不匹配IM而言，推荐的高声阻抗不匹配为60％至99％，优选地为80％至99％。此外，如果材料B和粘合剂A的密度相同，假如材料B的杨氏模量为材料A的34倍，则内层内的应力波将比外层内的应力波小50％，优选地为材料A的1,444倍(对于λ＜10％)。由于材料组合的性能主要由相对材料性能(无量纲)决定，因此我们不需要列材料的具体参数。对于乙酰氧基硅氧烷作为材料A，硬质聚合物作为材料B的典型盾牌，如表1所示，应力波透过率λ可以小于11％。因此图2B表示外层具有冲击损伤9，但由于较少的应力波传输，内层没有损伤。这个结果也包括其他机制如高剪切模量不匹配。为了确保两个界面处的应力波反射，界面(材料A)的最小厚度应为10μm。除了应用限制之外，界面层没有最大厚度。
为了评估混合材料的静态材料性能不匹配，两个Dundurs参数(由两个粘结材料的弹性常数计算出的两个无量纲参数)表示如下(公式(2)和(3)))：
这里μA是材料A的剪切模量，μB是材料B的剪切模量。对于平面应变变形，m＝4(1-v)，v是泊松比。对于平面应力变形，m＝4/(1+v)。这两个参数表示粘合材料的杨氏模量不匹配和体积模量不匹配。它们是界面应力分布和断裂的关键静态参数。对于界面动力学，如公式(1)和表1所示，两种材料的声阻抗不匹配对于设计盾牌更为重要。公式(2)和(3)中包括剪切模量，但其在盾牌设计中的作用从未被探索过。
图3A表示受抛射物冲击6的盾牌单元横截面图，其中抛射物轨迹10垂直于界面表面。箭头10表示抛射物6的轨迹。抛射物将沿着最短距离(垂直于盾牌表面)转换其最大动能，使得盾牌后面的目标被快速击中。另一方面，为了击毁抛射物，本实施例的新盾牌设计需要改变抛射物轨迹。这样抛射物沿着更长的轨迹穿透，消耗更多的动能，最后对目标穿透时具有较少的能量。
图3B表示受抛射物冲击的盾牌单元横截面图，其中抛射物沿着具有入射角θ的倾斜轨迹11进行撞击。入射角定义为在接触盾牌外层之前，盾牌表面的法线与抛射物轨迹之间的角度。类似的参数是在接触界面之前，界面层和抛射物轨迹之间的入射角。如果粘合剂层平行于盾牌表面，并且抛射物轨迹是一条直线，这两个角度是相同的。在该实施例中，抛射物入射角仅指相对于界面层的入射角。
图4表示两个具有不同抛射物轨迹的盾牌单元横截面图，以说明盾牌的工作原理。该图仅显示水平变形，而不是包括垂直变形的全部变形。为了避免拥挤，图4中的横截面仅显示了大盾牌的一部分。
原始轨迹12表示在均质装甲材料(例如钢)或其他层状混合材料内的抛射物轨迹(即没有高度性能不匹配界面层)。当存在界面层时，由于沿着盾牌表面(X方向)作用在外层上的冲击力分量FX，外层通过界面具有相对于内层的水平位移，因此消耗了抛射物的一些动能。本发明的实施例利用这种机制来设计更有效的盾牌。
这种机制类似于船在池塘里的运动。如果一块石头以倾斜的角度击中船，则冲击力垂直分量FY倾向于沉没船(类似于穿透盾牌)。但冲击力水平分量FX往往会使船滑动。如果石头停止在船内，其动能将更多地消耗在池塘表面方向，所以较少沿着垂直方向来击沉船。
本发明的关键机理是界面层的水平位移可以远大于界面层厚度。在图4中，作用在外层上的冲击力水平分量FX将通过界面剪切应力传递到界面层。结果导致界面层具有水平位移。如图4所示，由于界面层的剪切变形，界面上某一点P0将移动到P1。界面剪切应力τ可以由界面层的剪切模量和剪切应变γ(公式(4))表示：
τ＝μAγ
因此，如果剪切应力固定，降低界面的剪切模量将增加剪切应变或变形。这种机理要求材料A具有非常小的剪切模量(其与杨氏模量成比例)和非常大的剪切破坏应变。例如，粘合剂的剪切模量小于0.1GPa，或为与粘合剂层相邻材料B的剪切模量的10％。于是点P0和P1之间的距离可以比粘合剂层的厚度tA大得多。
如图4所示，最后抛射物停留在盾牌内。原始抛射物轨迹12和新轨迹13的两个最大水平位移差是能量耗散的关键参数。位移差是由于抛射物轨迹的旋转(角度变化)和长度增加(长度变化)，并且位移差为几个参数(公式(5))的函数：
δ＝δ(μA，γA，tA.....)
其中γA是最大剪切应变(与角度变化相关)，tA是界面层厚度(与长度变化有关)。为了确保上述剪切变形机理，界面层的低剪切模量是关键。这又类似于一艘船在池塘里的运动。同样用石头撞击船(类似于外层)，船在水中(类似于界面层，低剪切模量)比在淤泥中(高剪切模量)可沿水平方向移动更多。这里，“低剪切模量”是指与邻近材料(即材料B)的剪切模量相比较，相对低的剪切模量(无量纲，而不是绝对值)。因此，界面动力学的一个新的参数，即两种材料A和B的剪切模量不匹配SM可以表示(公式(6))：
与公式(2)所示的杨氏模量不匹配相比，剪切模量不匹配包括泊松比，因此可用于表征更复杂的现象。如果界面层(材料A)的剪切模量远小于材料B(装甲材料)的剪切模量，则剪切模量不匹配可接近100％。某些材料组合的剪切模量不匹配已列于表1中。当剪切模量不匹配小于60％时，粘合剂层(例如Loctite粘合剂330和384)对内部Homalite100脆性聚合物层的在冲击过程中没有保护。根据本发明的实施方案，材料设计要求粘合剂(A)和装甲材料(B)的剪切模量不匹配为60％至99％，优选为80％至99％。对于表1所示的其他材料组合，剪切模量不匹配均超过97％，因此界面层对内层的保护是明显的。
在图4中，如果抛射物的入射角非常大，当它遇到下一层，它会偏离其轨迹(箭头14所指)，而不穿透盾牌。相比于常规材料系统中的原始轨迹12，我们的设计沿盾牌表面耗散更多的抛射物动能。其结果是，该动能在垂直盾牌表面将减少。因此，抛射物无法穿透盾牌，或减少盾牌的厚度以降低成本。
以上机制可以用在新盾牌设计。抛射物的能量耗散是与增加的水平位移有关，或是总界面层厚度的递增函数。因此，界面层应尽可能地厚。然而，增加界面厚度可能降低粘合强度，和付出其它代价。在图5A，一种解决方案是使用多个薄界面层3，而不是一个厚界面层。图5B表示具有相对于盾牌表面倾斜界面3的横截面图。抛射物6对于界面层有大的入射角。这样的材料设计保证了水平冲击力分量FX会较大。相比于图5A的实施例，界面层的大剪切变形更容易实现。此外，多个倾斜界面设计可提高抛射物在最后层5偏转的可能性，因为1)抛射物在前层4的动能损失，2)在穿透多层之后相对于内层增加的抛射物入射角。图5C是对称的倾斜界面的一个例子。图5D是几种对称的弯曲界面层的一个例子。图5B至5D的盾牌结构要求至少外层4有不均匀的厚度。在图5A至5D的盾牌结构中，前层4和内层5之间的装甲材料层可以是与前层或后层相同的材料，或者不同材料。界面层3可以使用相同的或不同的材料。所有设计的目的是使抛射物入射角在每个界面都增加，这样抛射物沿着盾牌表面耗散更多的能量。最后抛射物只有较少的能量穿透盾牌，或减少冲击损伤。
本发明的各种实施例有助于减少盾牌的背面变形。即使是抛射物被阻挡，大的背面变形也可以对人造成严重的伤害，特别是头部。通常，背面变形是最大冲击力的增函数，盾牌弯曲刚度的减函数(弯曲刚度随面内杨氏模量和盾牌厚度增加而增加)。与传统的盾牌相比，在本实施例中采用了一个薄且软的界面层之后，盾牌弯曲刚度几乎没有变化。然而，基于微观力学分析，沿着冲击方向(厚度方向)的盾牌杨氏模量将会降低。因此根据压痕力学理论，抛射物和盾牌的接触刚度会减小。如固定抛射物的冲击能量，降低接触刚度将导致最大冲击力降低。因此盾牌的背面变形将减少。发明人进行的冲击实验(见下例)支持这个结论。所以，根据本发明实施例的盾牌中，包括弹性，塑性和其它永久变形的背面变形减少了。
界面层A后层(被保护的层)的材料性能不重要，所以不必满足性能不匹配条件。如前所述，这种材料(例如图1B中的材料C和层5)可以与材料B相同或不同。在具有多个界面层的盾牌中，每个界面层的材料和它之前的层应满足性能不匹配条件。多个界面层可以是相同或不同的材料，并且在每个界面层之前的多个装甲层可以是相同或不同的材料。
盾牌的制造过程主要由根据公式(1)和(6)选择的界面决定。例如，如果使用乙酰氧基硅氧烷作为粘合剂A以粘合聚合物B和C，则将粘合剂施加到整个粘合区域，并且在所有层上施加压力以在室温下形成均匀的粘合剂层。然后，盾牌用粘合剂制造商推荐的紫外线固化。固化后，盾牌在正常大气条件下放置数天，达到完全的粘合强度。
例子
以下实施例基于本发明人进行的冲击实验，显示了界面层对内层的有效保护(冲击力和损伤减少)。它们的材料性能不匹配列于表1。
实施例1
图6A显示了由Loctite 5083粘合剂粘合的两个Homalite脆性聚合物层。其长度L＝254mm，厚度T＝6.35mm，两个层宽度W1＝66mm，W2＝33mm，粘合剂层的厚度约为20μm，抛射物冲击速度为20米/秒，冲击能量为19焦耳。冲击损伤仅在外层4。
实施例2
图6A所示相同实施例1的另一实验中，抛射物冲击速度为21米/秒，仅在外层4发现冲击破坏。
实施例3
图6B表示由Loctite 5083粘合剂粘合的两个聚碳酸酯层的板。其长度L＝T＝127mm，两层宽度W1＝W2＝6.35mm，粘合剂层的厚度约为20μm，冲击能量为1至120焦耳。与承受相同冲击条件的纯聚碳酸酯相比，具有高性能不匹配界面的聚碳酸酯减少最大冲击力达20％。如果最大冲击力固定在12KN，则与纯聚碳酸酯相比，具有高性能不匹配界面的聚碳酸酯能量吸收增加了130％。
实施例4
在另一个实验中，使用与图6B所示的层合结构，但层4和5是有机玻璃。冲击能量为1至20焦耳。在20焦耳的冲击能量下，与具有相同冲击条件的纯有机玻璃相比，具有高性能不匹配界面的有机玻璃将最大冲击力降低了60％。
实施例5
图6C显示了由Loctite 5083粘合剂粘合的三层Homalite的层板。其长度L＝254mm，厚度T＝6.35mm，三层宽度W1＝W2＝W3＝33mm，粘合剂层的厚度约为20μm，冲击速度为20米/秒和46米/秒。仅在外层4中发现冲击破坏。
图7A表示图6C所示实施例5的冲击实验之后的照片。抛射物撞击顶层4并导致破坏，但不能穿透层合聚合物(冲击速度20米/秒，冲击能量19焦耳)。冲击部位的不对称损伤模式表明抛射物以一定入射角撞击目标。
图7B是经受高速冲击(46米/秒，冲击能量100焦耳)相同样品的一张照片。冲击部位的不对称损伤模式表明抛射物以一定入射角撞击目标。上述结果支持图5A所示多层薄界面设计。
实施例6
图8A表示具有NIJ-IIIA防弹等级的30层凯夫拉盾牌。它在第12和第13层之间有嵌入式硅胶界面。两枚0.44英寸口径的子弹射向这个盾牌。
图8B表示在第5和第6层之间被击成蘑菇形状的两个子弹头。由于嵌入的界面，子弹头远在第30层凯夫拉层之前就停下了。
除了表1中列出的材料组合外，可用于构建盾牌的材料A和材料B包括：Loctite5083和玻璃纤维层板，聚氨酯和氧化铝Al2O3，Loctite 5083和铝。也可以使用其他材料组合，只要它们满足上述的性能不匹配条件即可。材料B是防弹或抗刺盾牌材料。
如果盾牌用于保护平民，则可以将如图9A所示的两个盾牌单元折叠成临时头盔15。当图9B所示的尖锐砖头16落下，可以保护人的头部。盾牌和界面尺寸由所用的保护要求和材料决定。
显而易见的是：对本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明的个人或车辆保护装置中进行各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖所附权利要求及其等同物范围内的修改和变化。
Claims (20)
1.一种用于个人或车辆保护装置的层合结构，其包括：由第一种材料制成的第一层；由第二种材料制成的第二层。第二层是经受外部负载的外层。以及由第三种材料制成的第三层。其中第一层位于第二和第三层之间，并与第二和第三层接触。第一和第二种材料之间的声阻抗不匹配大于60％。声阻抗不匹配定义为IM＝(P-1)/(P+1)，其中P定义为其中EA是第一种材料的杨氏模量，EB是第二种材料的杨氏模量，ρA是第一种材料的密度，ρB是第二种材料的密度。
2.根据权利要求1所述的层合结构，其中所述第一和第二种材料之间的声阻抗不匹配大于80％。
3.根据权利要求1所述的层合结构，其中所述第一层是和第二第三层一起接触的粘合剂或非粘合剂。
4.根据权利要求1所述的分层结构，其中所述第二和第三种材料是相同的材料或不同的材料。
5.根据权利要求4所述的层状结构，其中所述第二种材料选自Homalite-100，Plexiglas，聚碳酸酯和凯夫拉。
6.根据权利要求5所述的层状结构，其中所述第一种材料选自Loctite 5083和硅橡胶。
7.根据权利要求1所述的分层结构，其中所述第二层具有不均匀的厚度。
8.根据权利要求1所述的分层结构，其中所述第一层具有弯曲形状。
9.根据权利要求1所述的层状结构，其中所述第一层的厚度大于10μm。
10.根据权利要求1所述的分层结构，还包括由所述第一种材料制成的第四层和第三种材料制成的第五层。
11.一种用于个人保护装置的分层结构，包括：由第一种材料制成的第一层；由第二种材料制成的第二层；和由第三种材料制成的第三层。其中第一层位于第二和第三层之间，并且与第二和第三层接触。第一和第二种材料之间的剪切模量不匹配大于60％。剪切模量不匹配定义为：
其中μA是第一种材料的剪切模量，μB是第二种材料的剪切模量。EA是第一种材料的杨氏模量，EB是第二种材料的杨氏模量，vA是第一种材料的泊松比，vB是第二种材料的泊松比。
12.根据权利要求11所述的层合结构，其中所述第一和第二种材料之间的剪切模量不匹配大于80％。
13.根据权利要求11所述的层合结构，其中所述第一层是和第二第三层一起接触的粘合剂或非粘合剂。
14.根据权利要求11所述的分层结构，其中第二种材料和第三材料是相同的材料或不同的材料。
15.根据权利要求14所述的层状结构，其中所述第二种材料选自Homalite-100，Plexiglas，聚碳酸酯和凯夫拉织物。
16.根据权利要求5所述的层状结构，其中所述第一种材料选自Loctite 5083和硅橡胶。
17.根据权利要求11所述的分层结构，其中所述第二层具有不均匀的厚度。
18.根据权利要求11所述的分层结构，其中所述第一层具有弯曲形状。
19.根据权利要求11所述的层状结构，其中所述第一层的厚度大于10μm。
20.根据权利要求11所述的分层结构，还包括由第一种材料制成的第四层和由第三种材料制成的第五层。
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