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新型防彈衣︰3D打印格子可以阻止子彈射入

2020-01-18 9:24:51 點擊︰
   3D打印將另一種先前理論上的結構變成了固體,並且這次它能夠偏轉子彈,讓子彈無法射入。賴斯大學的研究人員在1993年首次預測了微管的結構之後,成功地制造出了具有高抗沖擊性和承重能力的輕質材料。該論文討論了類似管狀的結構,論文作者薩亞迪解釋說︰“有很多理論系統人們無法綜合,它們仍然不切實際和難以捉摸。但是對于3D打印,我們仍然可以利用預測的機械性能,因為它們是拓撲的結果,而不是尺寸的結果。”基于微管的設計對象是由聚合物制成的,被證明在抵抗子彈方面比相同材料的固體塊要好十倍。該研究為機械響應可調的材料的開發鋪平了道路。
  3D打印材料“獨一無二”
     腎小管是基于碳制成的富勒烯小管的復雜結構。由形成封閉圓柱體的分子組成。
  單個富勒烯小管-納米管結構。圖片來自NASA
       新澤西州的Allied Signal Inc.的RHBaughmana和DSGalv?o以及聖保羅的F sica研究所最早在1993年預測了所謂的微管素的結構和性質。盡管如此,碳微管素尚未建立,但賴斯(Rice)的新研究是最早使用這種結構作為物理物體靈感的研究之一。在實驗中,Sajadi等人。使用3D打印的聚合物和類似管狀的設計制作了多孔立方體。然後對這些立方體進行測試,並與由相同基材制成的實心立方體進行比較。當被壓縮時,微管的孔結構允許立方體塌陷,而不是像固體立方體那樣破裂。當這些塊被彈丸擊中時,觀察到類似的效果。彈丸以每秒5.8公里的速度射擊,產生了裂紋,裂紋擴展到了整個固體材料塊。在微管立方體中,子彈僅卡在結構的第二層內。
  與撞擊後相同材料的固體塊相比,萊斯大學在撞擊後生成的管狀微管狀聚合物立方體(灰色)。 Jeff Fitlow攝
    根據研究合著者彼得?布爾(Peter Boul)的說法︰“這些3D打印結構的抗沖擊性使它們具有自己的特色。”
  新型的觸感和耐用材料?

        作為一項初步研究,Rice團隊發現將類似管狀微管的結構應用于由不同聚合物,陶瓷和金屬制成的產品的設計具有巨大潛力。賴斯校友和共同負責人Chandra Sekhar Tiwary解釋說︰“此類結構的獨特特性來自其復雜的拓撲結構,而拓撲結構與尺寸無關。拓撲控制的增強或改善承載能力也可能對其他結構設計有用。”

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