跟隨牢不可破的彈跳電話!蒙特利爾Polytechnique團(tuán)隊(duì)最近證明，采用增材制造技術(shù)設(shè)計(jì)的織物可吸收高達(dá)96%的沖擊能量，而且不會(huì)斷裂。Cell Reports物理科學(xué)雜志最近發(fā)表了一篇文章，詳細(xì)介紹了這項(xiàng)創(chuàng)新，為創(chuàng)造堅(jiān)不可摧的塑料覆蓋物鋪平了道路。

本文中揭示的概念和相關(guān)研究相對(duì)簡(jiǎn)單。蒙特利爾理工大學(xué)機(jī)械工程系的FrédérickGosselin教授和Daniel Therriault教授以及博士生Shibo Zou希望展示如何將塑料織帶結(jié)合到玻璃板中以防止撞擊時(shí)破碎。

這個(gè)概念看似足夠簡(jiǎn)單，但進(jìn)一步的思考表明，這種塑料網(wǎng)并不簡(jiǎn)單。

研究人員的設(shè)計(jì)靈感來自蜘蛛網(wǎng)及其驚人的特性。Gosselin教授解釋說：“蜘蛛網(wǎng)可以抵抗昆蟲碰撞的影響，這是因?yàn)橹┲刖W(wǎng)能夠通過分子級(jí)的犧牲鏈在絲蛋白自身內(nèi)部發(fā)生變形，從而變形。” “我們的方法啟發(fā)了這種特性。”

通過3D打印進(jìn)行仿生

研究人員使用聚碳酸酯來達(dá)到目的。加熱時(shí)，聚碳酸酯像蜂蜜一樣變得粘稠。Gosselin教授的團(tuán)隊(duì)使用3D打印機(jī)利用此特性來“編織”一系列厚度小于2毫米的纖維，然后通過垂直打印一系列新的纖維(快速移動(dòng))來重復(fù)此過程，然后整個(gè)網(wǎng)固化。

事實(shí)證明，魔術(shù)本身就在過程中，這就是最終產(chǎn)品獲得其關(guān)鍵屬性的地方。

當(dāng)3D打印機(jī)將其緩慢擠出以形成纖維時(shí)，熔融的塑料會(huì)形成最終形成一系列環(huán)的圓圈。研究人員Gosselin解釋說：“一旦變硬，這些環(huán)就會(huì)變成犧牲連接，從而賦予纖維額外的強(qiáng)度。當(dāng)發(fā)生撞擊時(shí)，這些犧牲連接會(huì)吸收能量并破壞以維持纖維的整體完整性，類似于絲綢蛋白。”

在2015年發(fā)表的一篇文章中，Gosselin教授的團(tuán)隊(duì)演示了這些纖維制造背后的原理。最新的Cell Reports Physical Science文章揭示了當(dāng)纏結(jié)成網(wǎng)狀時(shí)這些纖維的行為。

研究的主要作者鄒世波(Shibo Zou)借此機(jī)會(huì)舉例說明了這種網(wǎng)在防護(hù)屏內(nèi)部時(shí)的行為。在將一系列纖維網(wǎng)嵌入透明樹脂板后，他進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)。結(jié)果?塑料晶片可分散高達(dá)96%的沖擊能量而不會(huì)破裂。它們不會(huì)破裂，而是在某些地方變形，從而保持了晶圓的整體完整性。

根據(jù)Gosselin教授的說法，這種受自然啟發(fā)的創(chuàng)新可能導(dǎo)致制造出新型的防彈玻璃，或者導(dǎo)致生產(chǎn)出更加耐用的塑料保護(hù)型智能手機(jī)屏幕。戈塞林教授指出：“它也可以在航空領(lǐng)域用作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)涂層。” 同時(shí)，他當(dāng)然打算探索這種方法可能為他打開的可能性。