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手機(jī)跌落不碎屏 新材料可吸收沖擊能量達(dá)96%

時(shí)間:2020-11-09     來源:科技日?qǐng)?bào)

科技日?qǐng)?bào)訊 (實(shí)習(xí)記者盧子建)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,通過犧牲性連接進(jìn)行變形,因此可以抵抗昆蟲撞擊時(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“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。

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。