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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

2020/11/20

  蒙特利尔理工学院的一支研究团队已经通过增材制造技术理念,设计出了一种可吸收高达96%冲击能量、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FrédérickGosselin和DanielTherriault教授、以及博士生ShiboZhou还是展示了其在防止玻璃板遭受冲击破碎的美好前景。
由发表在《CellReportsPhysicalScience》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。
  值得一提的是,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《CellReportsPhysicalScience》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。

 

 文章来源互联网
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