采用增材制造工艺合成的聚碳酸酯网可吸收高达96%的冲击能量。
据美国phys.org网站当地时间11月2日报道，加拿大蒙特利尔理工学院的研究人员在《Cell Reports Physical Science》杂志中展示了一种利用增材制造技术制造的塑料织物，它可以吸收高达96%的冲击能量，而且不会断裂。该成果为开发牢不可破的塑料覆盖物铺平了道路。
将塑料织物引入玻璃，增强后者对抗冲击碎裂的性能——这一概念看似简单，实则需要细细思考。
研究人员从蜘蛛网的惊人特性中汲取了灵感。“蜘蛛网为何能够抵抗昆虫撞击的冲击？这是因为丝蛋白内部能够牺牲分子水平上的‘链接’，产生形变。”蒙特利尔理工学院的机械工程系Frédérick Gosselin教授解释说。
研究人员使用聚碳酸酯将灵感转化成了产品。借助3D打印机，Gosselin教授团队利用聚碳酸酯受热变黏稠的特性，“编织”了一系列约2毫米厚的纤维，然后重复这个过程，并在整个聚碳酸酯网络凝固前，以垂直快速移动的方式打印一系列新纤维。当聚碳酸酯被3D打印机缓慢挤压成纤维时，熔融的塑料形成了环状结构。
Gosselin教授说：“材料硬化后，环状结构会变成‘牺牲链接’，为纤维提供额外强度。当撞击来临时，‘牺牲链接’可以吸收能量并断开，以此维护纤维的整体完整性。”
论文作者Shibo Zou展示了聚碳酸酯网络对内屏的保护作用。他在透明树脂板上嵌入一系列这种网络结构，并进行了冲击试验。
结果表明，合成的塑料晶片能够分散高达96%的冲击能量。虽然它有部分区域产生形变，但并没有破裂，晶片的整体完整性得以保持。
Gosselin教授认为，这种仿生设计可能会催生新型防弹玻璃和耐用智能手机屏幕，甚至有朝一日能够在航空航天领域用作发动机保护层。
