近日，蒙特利爾工程學院的一個科研團隊在《細胞報告物理科學》雜志上發(fā)表了一項最新研究成果，稱他們利用增材制造的方式，發(fā)明了一種新型復合材料。該材料可吸收高達96%的沖擊能量，且材料不會破碎。這種材料的出現(xiàn)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(shè)計靈感來源于蜘蛛網(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，通過犧牲性連接進行變形，因此可以抵抗昆蟲撞擊時產(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破碎。聚碳酸酯加熱后，會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“編織”一系列厚度小于2毫米的纖維，然后在整個網(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，熔化的塑料會形成圓形，最終形成一系列環(huán)。“一旦硬化，這些環(huán)就會變成犧牲性連接，從而賦予纖維更大的強度。當碰撞發(fā)生時，這些犧牲性連接會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，然后進行了沖擊試驗。結(jié)果，這種晶片可分散多達96%的沖擊能量而不會破裂，只是在某些地方變形，從而保持了晶片的整體完整性。
其實，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(jié)成網(wǎng)時如何表現(xiàn)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)動機的保護涂層等。