靈感來源于蜘蛛網的新型復合材料可使手機屏更加耐用

近日，蒙特利爾工程學院的一個科研團隊在《細胞報告物理科學》雜志上發表了一項最新研究成果，稱他們利用增材制造的方式，發明了一種新型復合材料。該材料可吸收高達96%的沖擊能量，且材料不會破碎。這種材料的出現使生產更加耐用的智能手機保護屏成為可能。

研究人員表示，該材料的設計靈感來源于蜘蛛網和其驚人的特性。弗里德里克·高斯林教授稱，蜘蛛網可以在其絲蛋白內部的分子層面，通過犧牲性連接進行變形，因此可以抵抗昆蟲撞擊時產生的沖擊力，而正是這一特性啟發了他們。

該研究意在展示如何將塑料織帶與玻璃面板相結合，從而避免面板在受到撞擊時破碎。聚碳酸酯加熱后，會變得像蜂蜜一樣黏稠。利用該屬性，高斯林教授的團隊使用3D打印機來“編織”一系列厚度小于2毫米的纖維，然后在整個網絡凝固之前，快速垂直打印一系列新的纖維。

當3D打印機將打印材料緩慢擠出形成纖維時，熔化的塑料會形成圓形，最終形成一系列環。“一旦硬化，這些環就會變成犧牲性連接，從而賦予纖維更大的強度。當碰撞發生時，這些犧牲性連接會吸收沖擊能量并斷裂，以維持纖維的整體完整性，與絲蛋白類似。”高斯林教授解釋說。

研究的主要作者鄒世波(音譯)將一系列纖維網嵌入透明樹脂板，然后進行了沖擊試驗。結果，這種晶片可分散多達96%的沖擊能量而不會破裂，只是在某些地方變形，從而保持了晶片的整體完整性。

其實，早在2015年發表的一篇文章中，高斯林教授的團隊就展示了制造這些纖維的原理。此次發表的文章則揭示了當這些纖維纏結成網時如何表現其性狀。

高斯林教授認為，除智能手機屏幕，該材料還可用于制造新型防彈玻璃、飛機發動機的保護涂層等。(實習記者盧子建)

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