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最新研究:纳米多孔材料可发挥极佳的抗冲击性能
2021年04月25日 发布 分类:技术前沿 点击量:115
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在日常生活中,冲击、震动,甚至是爆炸都是相当常见的现象,像士兵、运动员和驾驶员等更是“高危人群”,因此为了抵御这些伤害,就需要能提供有效保护的材料。但遗憾的是,目前最先进的能量吸收材料还依赖于广泛的塑性变形、细胞屈曲和粘弹性耗散等过程,因此很难长期有效地提供多次保护。

不过根据一项新研究,士兵、运动员和驾车者未来有希望过上更安全的生活了。科学家近日发明了一种新工艺,将水溶液加压插入防水的纳米多孔材料(如沸石和金属有机框架)中可创建出高性能的能量吸收系统。他们相信,以该系统为基础制备出的保护材料,在抵御冲击和撞击、爆炸和振动等方面会更为有效且可重复使用。

一个国际研究小组用具有“疏水”笼状分子结构的水热稳定的沸石咪唑框架(ZIFs)进行了实验,发现这种系统在现实高速负载条件下确实是非常有效的能量吸收器,而这种现象与纳米笼中的水聚集和流动性有关。来自伯明翰大学和牛津大学以及比利时根特大学的研究人员今天在《自然-材料》上发表了他们的发现。

“如今,橡胶被广泛用于减震,但这种新工艺创造了一种材料,其独特的纳米级机制使得它每克都可以吸收更多的机械能量,并且具有良好的可重复使用性。”伯明翰大学工程系讲师孙悦婷博士评论说:“这种材料对乘员和行人的车辆碰撞安全、军用装甲车和基础设施以及人体保护有很大意义。士兵和警察可获得更好的防弹衣和防弹服,运动员也可以戴上更有效的头盔、护膝和鞋垫,而且因为这种材料是液状的,穿戴上很灵活。”

该材料的可重复使用性源于自发的液体挤压,这也使该材料适用于阻尼目的,可用来制造具有更低噪音和振动的车辆,带来更好的乘坐体验。这种材料也可以被纳入机械中,以减少有害的振动,降低噪音的维护成本。另外,它还可以用来减少桥梁和建筑物对地震的脆弱性。

来源:phys.org

编译Coco


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