新型3D打印仿海螺殼材料可用于人體防護(hù)裝甲

美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員采用3D打印技術(shù)成功制造出了仿海螺殼工程材料，并進(jìn)行了測(cè)試。

海螺殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)獨(dú)特，包含3個(gè)不同層次，具有類似Z字形的矩陣，使微裂紋難以擴(kuò)散，因而具有超強(qiáng)的耐用性和抗斷裂性，其韌性甚至可達(dá)珍珠層的10倍。但是，采用傳統(tǒng)方法很難仿制這種材料。3D打印技術(shù)的發(fā)展為仿海螺殼材料的制造提供了新的途徑。研究人員利用3D打印技術(shù)精確控制材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對(duì)制造出的樣件進(jìn)行了測(cè)試。為了測(cè)試海螺殼內(nèi)部3種層次結(jié)構(gòu)的性能，研究人員對(duì)具有不同層次結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)行了調(diào)整，在材料的較高層級(jí)結(jié)構(gòu)引入了更小長(zhǎng)度尺寸特征，這與實(shí)際的海螺殼類似。經(jīng)驗(yàn)證，較低層次結(jié)構(gòu)的材料性能比較高層次結(jié)構(gòu)的材料性能差，其中包括天然海螺殼所固有的交叉層狀特征。經(jīng)驗(yàn)證，這種具有海螺形狀和十字交叉特征幾何結(jié)構(gòu)的材料，其防裂紋擴(kuò)展性能是目前最強(qiáng)基材的1.85倍，是傳統(tǒng)纖維復(fù)合材料的1.7倍。這一特性使得仿海螺殼材料非常適合用于制備抗沖擊防護(hù)頭盔或人體裝甲，并且3D打印技術(shù)的引入能夠更好地滿足用戶的個(gè)性化需求。 (胡曉睿)