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无惧切割,这种材料如厉害了?

《科学报告》杂志7月20日发文称,受葡萄柚的坚韧细胞表皮和软体动物的抗断裂外壳启发,英国杜伦大学和德国弗劳恩霍夫研究所的研究人员开发了一种不惧切割的材料。

无惧切割,这种材料如厉害了?

《科学报告》杂志7月20日发文称,受葡萄柚的坚韧细胞表皮和软体动物的抗断裂外壳启发,英国杜伦大学和德国弗劳恩霍夫研究所的研究人员开发了一种不惧切割的材料。

这种轻质材料(Proteus)由陶瓷球体和多孔铝结构制成。在测试过程中,Proteus抵御了角磨机、钻头和高压水射流的切割。它的内部结构可演变,与切割工具相互作用时会产生高速运转,其动力学响应与活体结构非常相似。

研究人员表示,这种新材料可以用于制造自行车锁、轻型盔甲,以及切割防护设备。

Proteus对切割工具有双重破坏作用,当后者切割材料时,陶瓷球产生的振动会钝化工具。而铝结构和陶瓷球体之间的相互作用也会产生一种振动,会持续地抵御切割工具。最终,切割工具因“能量逆转”而被破坏。此外,陶瓷球破碎后形成的微小颗粒,可以填充在材料的胞状结构中,随着刀具速度的增加,陶瓷颗粒之间的原子间力会使微粒硬化。通过这种方式,材料对切割的适应性进一步增强。由于陶瓷球的曲面拓宽了射流面积、减缓了射流速度,水射流切割也无法破坏新材料。

论文作者、杜伦大学助理教授Stefan Szyniszewski博士说:“我们设计的细胞结构融合了葡萄柚和贝类的结构特点。虽然它们是由相对较弱的有机物组成的,但却拥有突出的防破坏性能。这些自然结构揭示了金属陶瓷材料的工作原理——基于与应用负载的动态交互作用,而非被动抑制。Proteus在安全行业有巨大的应用潜能。到目前为止,我们还没有发现其它类似的不可切割材料。”

论文作者、斯特灵大学的Miranda Anderson博士说:“因为新材料在抵御切割时经历了内部转变过程,所以我们选择以Proteus命名这种材料。1605年,Francis Bacon将自然材料比作变形之神Proteus。他认为,通过实验,科学家可以揭示材料的变质特性。”

目前,研究人员正在为新材料申请专利保护。他们希望与行业伙伴合作,将其开发成产品,并推向市场。

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