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近日,蒙特利爾工程學(xué)院的一個(gè)科研團隊在《細胞報告物理科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項新的研究成果,稱(chēng)他們利用增材制造的方式,發(fā)明了一種新型復合材料。該材料可吸收高達96%的沖擊能量,且材料不會(huì )破碎。這種材料的出現使生產(chǎn)更加耐用的智能手機保護屏成為可能。
研究人員表示,該材料的設計靈感來(lái)源于蜘蛛網(wǎng)和其驚人的特性。弗里德里克·高斯林教授稱(chēng),蜘蛛網(wǎng)可以在其絲蛋白內部的分子層面,通過(guò)犧牲性連接進(jìn)行變形,因此可以抵抗昆蟲(chóng)撞擊時(shí)產(chǎn)生的沖擊力,而正是這一特性啟發(fā)了他們。
該研究意在展示如何將塑料織帶與玻璃面板相結合,從而避免面板在受到撞擊時(shí)破碎。聚碳酸酯加熱后,會(huì )變得像蜂蜜一樣黏稠。利用該屬性,高斯林教授的團隊使用3D打印機來(lái)“編織”一系列厚度小于2毫米的纖維,然后在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )凝固之前,快速垂直打印一系列新的纖維。
當3D打印機將打印材料緩慢擠出形成纖維時(shí),熔化的塑料會(huì )形成圓形,最后形成一系列環(huán)!耙坏┯不,這些環(huán)就會(huì )變成犧牲性連接,從而賦予纖維更大的強度。當碰撞發(fā)生時(shí),這些犧牲性連接會(huì )吸收沖擊能量并斷裂,以維持纖維的整體完整性,與絲蛋白類(lèi)似!备咚沽纸淌诮忉屨f(shuō)。
研究的主要作者鄒世波(音譯)將一系列纖維網(wǎng)嵌入透明樹(shù)脂板,然后進(jìn)行了沖擊試驗。結果,這種晶片可分散多達96%的沖擊能量而不會(huì )破裂,只是在某些地方變形,從而保持了晶片的整體完整性。
其實(shí),早在2015年發(fā)表的一篇文章中,高斯林教授的團隊就展示了制造這些纖維的原理。此次發(fā)表的文章則揭示了當這些纖維纏結成網(wǎng)時(shí)如何表現其性狀。
高斯林教授認為,除智能手機屏幕,該材料還可用于制造新型防彈玻璃、飛機發(fā)動(dòng)機的保護涂層等。
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