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新型复合材料可吸收达96%冲击能量 赋能智能手机保护屏

新型复合材料可吸收达96%冲击能量 赋能智能手机保护屏
2020-11-06 08:32:36 来源:科技日报

近日,蒙特利尔工程学院的一个科研团队在《细胞报告物理科学》杂志上发表了一项最新研究成果,称他们利用增材制造的方式,发明了一种新型复合材料。该材料可吸收高达96%的冲击能量,且材料不会破碎。这种材料的出现使生产更加耐用的智能手机保护屏成为可能。

研究人员表示,该材料的设计灵感来源于蜘蛛网和其惊人的特性。弗里德里克·高斯林教授称,蜘蛛网可以在其丝蛋白内部的分子层面,通过牺牲性连接进行变形,因此可以抵抗昆虫撞击时产生的冲击力,而正是这一特性启发了他们。

该研究意在展示如何将塑料织带与玻璃面板相结合,从而避免面板在受到撞击时破碎。聚碳酸酯加热后,会变得像蜂蜜一样粘稠。利用该属性,高斯林教授的团队使用3D打印机来“编织”一系列厚度小于2毫米的纤维,然后在整个网络凝固之前,快速垂直打印一系列新的纤维。

当3D打印机将打印材料缓慢挤出形成纤维时,熔化塑料会形成圆形,最终形成一系列环。“一旦硬化,这些环就会变成牺牲性连接,从而赋予纤维更大的强度。当碰撞发生时,这些牺牲性连接会吸收冲击能量并断裂,以维持纤维的整体完整性,与丝蛋白类似。”高斯林教授解释说。

研究的主要作者邹世波(音译)将一系列纤维网嵌入透明树脂板,然后进行了冲击试验。结果,这种晶片可分散多达96%的冲击能量而不会破裂,只是在某些地方变形,从而保持了晶片的整体完整性。

其实,早在2015年发表的一篇文章中,高斯林教授的团队就展示了制造这些纤维的原理。此次发表的文章则揭示了当这些纤维缠结成网时如何表现其性状。

高斯林教授认为,除智能手机屏幕,该材料还可用于制造新型防弹玻璃、飞机发动机的保护涂层等。(实习记者 卢子建)

责任编辑:kj005

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