新型防彈衣：3D打印格子可以阻止子彈射入
時間：2019-12-04 19:10 來源：中國3D打印網(wǎng) 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
中國3D打印網(wǎng)12月4日訊，3D打印將另一種先前理論上的結(jié)構(gòu)變成了固體，并且這次它能夠偏轉(zhuǎn)子彈，讓子彈無法射入。賴斯大學的研究人員在1993年首次預(yù)測了微管的結(jié)構(gòu)之后，成功地制造出了具有高抗沖擊性和承重能力的輕質(zhì)材料。該論文討論了類似管狀的結(jié)構(gòu)，論文作者薩亞迪解釋說：“有很多理論系統(tǒng)人們無法綜合，它們?nèi)匀徊磺袑嶋H和難以捉摸。但是對于3D打印，我們?nèi)匀豢梢岳妙A(yù)測的機械性能，因為它們是拓撲的結(jié)果，而不是尺寸的結(jié)果。”基于微管的設(shè)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(yīng)可調(diào)的材料的開發(fā)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(jié)構(gòu)。由形成封閉圓柱體的分子組成。
單個富勒烯小管-納米管結(jié)構(gòu)。圖片來自NASA
新澤西州的Allied Signal Inc.的RHBaughmana和DSGalvão以及圣保羅的Física研究所最早在1993年預(yù)測了所謂的微管素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。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(jié)構(gòu)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(shè)計制作了多孔立方體。然后對這些立方體進行測試，并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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jié)構(gòu)的第二層內(nèi)。
與撞擊后相同材料的固體塊相比，萊斯大學在撞擊后生成的管狀微管狀聚合物立方體（灰色）。 Jeff Fitlow攝
根據(jù)研究合著者彼得·布爾（Peter Boul）的說法：“這些3D打印結(jié)構(gòu)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？
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(jié)構(gòu)。由形成封閉圓柱體的分子組成。
單個富勒烯小管-納米管結(jié)構(gòu)。圖片來自NASA
新澤西州的Allied Signal Inc.的RHBaughmana和DSGalvão以及圣保羅的Física研究所最早在1993年預(yù)測了所謂的微管素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。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(jié)構(gòu)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(shè)計制作了多孔立方體。然后對這些立方體進行測試，并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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jié)構(gòu)的第二層內(nèi)。
與撞擊后相同材料的固體塊相比，萊斯大學在撞擊后生成的管狀微管狀聚合物立方體（灰色）。 Jeff Fitlow攝
根據(jù)研究合著者彼得·布爾（Peter Boul）的說法：“這些3D打印結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)將類似管狀微管的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于由不同聚合物，陶瓷和金屬制成的產(chǎn)品的設(shè)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(jié)構(gòu)的獨特特性來自其復雜的拓撲結(jié)構(gòu)，而拓撲結(jié)構(gòu)與尺寸無關(guān)。拓撲控制的增強或改善承載能力也可能對其他結(jié)構(gòu)設(shè)計有用。”
而中國3D打印網(wǎng)則認為，這項目研究對新型防彈衣的發(fā)展有著重要意義。
中國3D打印網(wǎng)原創(chuàng)文章！
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