苏格兰和意大利大学的研究人员开发出可适应不同冲击强度的3D打印超材料

来自苏格兰和意大利大学的研究人员开发出一种新型3D打印超材料，它可以根据冲击类型和严重程度调整自身的防护性能。这种材料具有螺旋晶格结构，在受压时会发生扭曲，因此在汽车和航空航天碰撞防护领域具有潜在的应用价值。

这种超材料不同于传统的防护材料，例如泡沫或吸能区，后者提供的防护性能是固定的。相反，这种新型材料的响应可以通过调节其在压缩过程中允许的扭转程度来机械控制。这使得它既能为剧烈冲击提供刚性保护，也能为轻微碰撞提供柔软的缓冲。

图片来源：格拉斯哥大学

实验室测试表明，该材料在三种构型下均表现出良好的适应性。当防止扭转时，其最大能量吸收量为每克15.36焦耳。自由扭转使能量吸收量降低了约10%，而强制过度扭转则使其降低了33%。该材料采用增材制造工艺，以钢材为原料制成。

领导这项研究的格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的沙姆加姆·库马尔教授解释了这种材料的优势。“目前大多数车辆使用的防护材料都是静态的，是针对特定碰撞场景设计的，无法适应不断变化的环境，”库马尔说。他指出，这种材料无需复杂的电子或液压系统即可实现适应性调整，而是依靠机械旋转控制。

这项发表在《先进材料》杂志上的研究，是与意大利马尔凯理工大学、拉奎拉大学和国家核物理研究所合作完成的。研究团队利用计算模型和微型CT重建技术，考虑了制造缺陷，并预测了材料在不同条件下的性能。

来源：gla.ac.uk