受石鱉啟發(fā) 科學(xué)家研制出兼具柔韌性和耐沖擊性的材料
據(jù)外媒報(bào)道,在防彈衣方面,通常需要權(quán)衡取舍–它可以具有很高的耐沖擊性或柔韌性,但不能兼而有之。但是,由于受到軟體動(dòng)物啟發(fā)的實(shí)驗(yàn)性新材料的出現(xiàn),這種情況可能會(huì)改變。
通常,軟體動(dòng)物的殼要么是一個(gè)剛性件,要么是兩個(gè)鉸接件。石鱉的橢圓形外殼有所不同,它由八個(gè)重疊的殼板組成,在底部由環(huán)形“腰帶”圍繞。該環(huán)帶依次由小的、堅(jiān)硬的、重疊的鱗片組成,它們附著在較軟的下面組織上。 這種排列于石鱉來說效果很好。當(dāng)外力施加到上面時(shí),它們會(huì)向內(nèi)會(huì)聚并鎖定在一起,形成堅(jiān)硬的屏障。但是,當(dāng)該生物試圖使其身體與它所緊貼的巖石的輪廓相符時(shí),這些殼板和鱗片會(huì)相互來回滑動(dòng),從而使外殼保持柔韌性。 最近,一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開始著手復(fù)制該功能,最終生產(chǎn)出具有柔韌性和耐沖擊性的材料。它由重疊的3D打印的剛性“標(biāo)尺”組成,這些標(biāo)尺安裝在柔性基板上。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中,研究發(fā)現(xiàn)這些鱗片在受到外部機(jī)械力時(shí)會(huì)形成堅(jiān)固的屏障,而在基材彎曲時(shí)會(huì)隨基材一起移動(dòng)。值得注意的是,鱗片越小,靈活性越大,抗沖擊性越低。 弗吉尼亞理工學(xué)院的副教授李玲(音譯)表示:“我們希望集成靈活性和保護(hù)性,而使用合成系統(tǒng)很難做到這一點(diǎn)。我們將繼續(xù)進(jìn)行研究,以探索原始生物模型系統(tǒng)之外的設(shè)計(jì)空間,并在不同的負(fù)載條件下進(jìn)行測(cè)試! 麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、加州州立大學(xué)富爾頓分校和德國(guó)馬克斯·普朗克膠體與界面研究所的科學(xué)家也參加了這項(xiàng)研究。有關(guān)該研究的論文最近發(fā)表在《自然通訊》雜志上。 |