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纳米制造的“四面体”可以胜过防弹凯夫拉

发布时间:2021/06/28 科技 浏览次数:327

据悉,麻省理工学院和加州理工学院的研究人员创造了一种纳米工程材料,它可能比凯夫拉尔或钢等材料更坚固。这种材料由相互连接的碳“四面体”制成,以惊人的方式吸收了微观子弹的冲击。

这项由麻省理工学院的CarlosPortela领导的研究旨在找出纳米结构材料——即在纳米尺度上设计和制造的材料——是否可以成为通往超强防爆盾、防弹衣和其他防护表面的可行途径。

然而,基于四面体的材料的想法并不是一个新想法。开尔文勋爵在19世纪提出了复杂的14边多面体类(大约有15亿种可能的变体),它在理论上是用自身的副本填充空间的最有效方法之一。

Portela和他的同事想知道,如果可以将许多这样的多面体装入一个小空间并相互连接,它们会起到有效的减震器的作用吗?这些材料已经过缓慢变形的测试,但没有像子弹或微流星体那样产生强大的冲击力。

为了找到答案,他们通过纳米光刻技术组装了材料块,烘烤所得结构直到它成为纯碳。然后他们用14微米宽的氧化硅子弹以远高于音速的速度发射这些碳结构(尽管在这些尺度上,比较有点古怪)。

碳结构,尤其是密度较大的结构,非常好地吸收了冲击,阻止了粒子死亡——而且至关重要的是,变形但不会破碎。

Portela在描述这一发现的新闻稿中说:“我们表明,这种材料可以吸收大量能量,因为这种材料在纳米尺度上的冲击压实机制与完全致密和整体而非纳米结构的材料相比。”“与相同质量的Kevlar相比,相同质量的我们材料在阻止射弹方面的效率要高得多。”

有趣的是,研究人员发现,通过使用通常用于描述撞击行星表面的流星体的方法,他们能够最好地模拟撞击和损坏。

这只是一个初步的实验室结果,所以士兵们不会很快穿上四面体防弹衣,但实验肯定表明了这种方法的前景。如果团队能够找到一种方法来大规模生产这种材料,它可能对所有行业都有用。

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