碎屏或成往事:新型3D打印塑料網可承受96%沖擊能量而不破裂

行業資訊 | 2020-11-10 23

蒙特利爾理工學院的一支研究團隊,已經通過增材制造技術理念,設計出了一種可吸收高達 96% 沖擊能量、而不會斷裂的新型聚碳酸酯織物。盡管早期研究的示例相對簡單,但該校機械工程系的教授以及博士生 ,還是展示了其在防止玻璃板遭受沖擊破碎的美好前景。


新型聚碳酸酯纖維網可吸收高達 96% 的沖擊能量(來自:Shibo Zhou)


由發表在《Cell Reports Physical Science》雜志上的文章可知,新技術為制造堅實耐用的塑料防護套鋪平了道路。如果你自己思考的話,就會知道這種塑料網其實并不簡單。
有趣的是,這項研究受到了蜘蛛網及其驚人性能的啟發。Gosselin 教授解釋稱:“通過分子級的絲蛋白內部形變,蜘蛛網可以抵抗昆蟲碰撞的影響”。
在借鑒大自然(仿生)的同時,研究團隊還動用了 3D 打印技術。首先需要對聚碳酸酯進行加熱,讓它變得像蜂蜜一樣粘稠。
然后讓 3D 打印機充分調動這項特性,“編制”打印出一系列小于 2mm 的纖維,最終通過垂直打印一系列新的纖維(快速移動重復該過程)來實現整個網面的固化。
值得一提的是,當 3D 打印機將聚碳酸酯緩慢擠出以形成纖維時,熔融的塑料會形成一系列圓環。而在變硬之后,它們又可賦予纖維以額外的強度。
當發生撞擊時,這些纖維會主動承受沖擊能量造成的破壞,像蛛絲蛋白那樣“犧牲小我”以保護整體完整性。
其實早在 2015 年的一篇文章中,Gosselin 教授就已經帶隊在一篇論文中演示了這些纖維的原理。不過最新的《Cell Reports Physical Science》文章,進一步揭示了其纏結成網的行為。
展望未來,這項技術有望幫助電子設備實現更好的屏幕跌落 ,沖擊防護效果。在模擬實驗中,可知塑料片能夠分散高達 96% 的沖擊能量而不會破裂。
此外通過部分主動承受形變來保持整體結構的完整性,未來我們或許還可造出更加新穎的防彈玻璃、或者用于飛機引擎的保護涂層。


(本文來源:cnBeta, 如需轉載,請注明原出處。)


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