微米和纳米科技材料

科学家已经开发出新的纳米结构材料,其防弹效果明显优于凯夫拉

来自加利福尼亚理工学院、麻省理工学院和eth Zürich的工程师最近开发了一种纳米结构材料,它比当前主流材料Kevlar更有效

由Julia R.Greer发起的纳米结构材料,加利福尼亚理工学院的一位材料科学家设计了纳米级的结构,并显示出不同寻常的、通常令人惊讶的特性——例如,经过压缩后,极轻的陶瓷可以像海绵一样反弹回原来的形状。格里尔说:“从这项工作中获得的知识可以为国防和空间应用所需的高效装甲材料、防护涂层和防爆护罩的超轻抗冲击材料提供设计原则相关研究发表在《自然材料》上。这种材料比人的头发薄,由在极热条件下形成的碳柱(称为热解碳)组成的相互连接的四面体组成。四面体是一个有14个面的结构:六个有四个面,八个有八个面。它们也被称为“开尔文细胞”,因为在1887年,开尔文勋爵(物理学家威廉·汤姆森,开尔文男爵的第一代,为了纪念他,我们用开尔文宣布了绝对温度)提出,它们是填补空洞的最佳形状,一个具有相同大小物体的三维空间,并使用最小的表面积

为了制备这种三维纳米结构碳材料,包括多层堆叠的空心四面体,作者首先通过双光子光刻对预先设计的交联聚合物进行图案化,然后在真空烘箱中将其加热至900℃,对聚合物材料进行热解和碳化以获得最终产品

热解碳材料通常是易碎的,但四面体的纳米结构使该材料具有抗冲击的能力。研究人员准备了两个不同密度的样品。每个样品由13500个四面体单元组成,每个结构单元的尺寸保持在2.5±0.2μm。热解炭柱直径分别为370±40nm和530±40nm,填充率(相对密度)分别约为14%和23%

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