碎屏或成往事:新型3D打印塑料网可承受96%冲击能量而不破裂

国际金属加工网 2020年11月10日

击能量、而不会断裂的新型聚碳酸酯织物。尽管早期研究的示例相对简单,但该校机械工程系的 Frédérick Gosselin 和 Daniel Therriault 教授、以及博士生 Shibo Zhou,还是展示了其在防止玻璃板遭受冲击破碎的美好前景。

新型聚碳酸酯纤维网可吸收高达 96% 的冲击能量(来自:Shibo Zhou)

由发表在《Cell Reports Physical Science》杂志上的文章可知,新技术为制造坚实耐用的塑料防护套铺平了道路。如果你自己思考的话,就会知道这种塑料网其实并不简单。

有趣的是,这项研究受到了蜘蛛网及其惊人性能的启发。Gosselin 教授解释称:“通过分子级的丝蛋白内部形变,蜘蛛网可以抵抗昆虫碰撞的影响”。

在借鉴大自然(仿生)的同时,研究团队还动用了 3D 打印技术。首先需要对聚碳酸酯进行加热,让它变得像蜂蜜一样粘稠。

然后让 3D 打印机充分调动这项特性,“编制”打印出一系列小于 2mm 的纤维,最终通过垂直打印一系列新的纤维(快速移动重复该过程)来实现整个网面的固化。

知得一提的是,当 3D 打印机将聚碳酸酯缓慢挤出以形成纤维时,熔融的塑料会形成一系列圆环。而在变硬之后,它们又可赋予纤维以额外的强度。

当发生撞击时,这些纤维会主动承受冲击能量造成的破坏,像蛛丝蛋白那样“牺牲小我”以保护整体完整性。

其实早在 2015 年的一篇文章中,Gosselin 教授就已经带队在一篇论文中演示了这些纤维的远离。不过最新的《Cell Reports Physical Science》文章,进一步揭示了其缠结成网的行为。

展望未来,这项技术有望帮助电子设备实现更好的屏幕跌落 / 冲击防护效果。在模拟实验中,可知塑料片能够分散高达 96% 的冲击能量而不会破裂。

此外通过部分主动承受形变来保持整体结构的完整性,未来我们或许还可造出更加新颖的防弹玻璃、或者用于飞机引擎的保护涂层。


(cnBeta)

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