近日，蒙特利爾工程學(xué)院的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)最新研究成果，稱他們利用增材制造的方式，發(fā)明了一種新型復(fù)合材料。該材料可吸收高達(dá)96%的沖擊能量，且材料不會(huì)破碎。這種材料的出現(xiàn)使生產(chǎn)更加耐用的智能手機(jī)保護(hù)屏成為可能。
研究人員表示，該材料的設(shè)計(jì)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，蜘蛛網(wǎng)可以在其絲蛋白內(nèi)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(jié)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(tuán)隊(duì)使用3D打印機(jī)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(dāng)3D打印機(jī)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，最終形成一系列環(huán)。“一旦硬化，這些環(huán)就會(huì)變成犧牲性連接，從而賦予纖維更大的強(qiáng)度。當(dāng)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，與絲蛋白類似。”高斯林教授解釋說(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(yàn)。結(jié)果，這種晶片可分散多達(dá)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(tuán)隊(duì)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(dāng)這些纖維纏結(jié)成網(wǎng)時(shí)如何表現(xiàn)其性狀。
高斯林教授認(rèn)為，除智能手機(jī)屏幕，該材料還可用于制造新型防彈玻璃、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)涂層等。
