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碳酸钙能用来防弹?你没看错,微观结构令材料拥有无限可能!
2021年02月26日 发布 分类:技术前沿 点击量:288
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微观结构不同,哪怕是相同材质,其理化性质也大不相同。这在材料界早已成为通识,毫不新鲜。但是,碳酸钙材质的可防弹材料还挺新鲜,不是么?

南加州大学和加州大学欧文分校的科学家们的这项发明发表在(Advanced Materials)先进材料期刊,论文合著者,南加州大学工程师Qiming Wang介绍,“事实上,这种材料比珍珠层而言能够吸收更多能量,不仅是天然珍珠母,还有现有的人造材料,它可以用于开发防弹衣,因为碳酸钙非常轻便,而这种结构下,它能够消耗子弹的能量,它甚至可以成为飞机和机器人的结构材料。”

碳酸钙

发现该结构还要从螳螂虾说起。看过螳螂虾捕猎视频的人,还有接触过它的渔民都知道它的厉害,它那两个锤子状的前肢可以轻易敲碎捕捉它的手指,还有螃蟹的钳子,更甚至于贝类的壳。而它自身能够承受由此带来的严重压力,正因为它的微观结构,它不是像珍珠层一样层层堆叠,而是几乎像DNA螺旋结构一样,当受到压力时,其结构中的任何裂缝都会以扭曲的方式传播,从而将能量消散在整个材料中。

碳酸钙

研究人员利用聚合物3D打印出一个简单的晶格结构,再将该结构浸入一种利用微生物生长出碳酸钙的溶液中,附着在晶格上的细菌分泌的酶可以使尿素和钙离子反应生成碳酸钙,当晶格被填满后,这种超硬材料便完成制备。这个过程被研究人员称之为“大自然的3D打印”。

对于该项发现,普渡大学正在研究3D打印建筑材料的Pablo Zavattieri评价,“这是一种未来的制造业模式,这么认为的人不在少数”,其优点在于传统制造中,材料消耗和损伤很难挽救,但如果通过自然生长进行生长修补就是另一回事。目前,受限于条件控制和生长速度等因素,这项发现的应用拓展仍需完善。

编译 YUXI


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