圖:Rice University/Jeff Fitlow

美國萊斯大學(Rice University)一組研究團隊,利用 3D 列印技術製造出一種塑膠製成且幾乎防彈的材料。這種新穎的材料可承受子彈的射擊,具有高度壓縮性,讓子彈無法穿透。

微管結構

這種材料的產生,起因於研究人員決定測試一種被稱為「微管」(tubulane)的理論結構。微管結構是在 1993 年由德州大學達拉斯分校(University of Texas at Dallas)雷·褒曼教授(Ray Baughman)及巴西坎皮納斯州立大學(State University of Campinas)道格拉斯·加爾文教授(Douglas Galvão)共同提出,為一種由交聯的奈米碳管所組成的微觀結構。

幾可防彈

研究人員試圖測試當這種微管結構放大至可 3D 列印的程度時,是否具有相同的性質。他們藉由對兩種立方體各發射一顆子彈,子彈以每秒 5.8 公里的速度穿透立方體來進行實驗。其中一個立方體是以實心聚合物製成,另一個立方體則是由 3D 列印出的具有微管結構的聚合物製成。

研究結果顯示,子彈會穿透實心聚合物的立方體,最終留下穿過整個結構的裂痕,而子彈則卡在微管結構立方體的第二層。此研究的主要作者,萊斯大學研究生塞伊·穆哈瑪·賽亞迪(Seyed Mohammad Sajadi)表示:「正是 3D 列印方法讓本團隊可以利用微管的獨特性質。目前還有很多人類無法合成的理論體系,它們仍很不實際且難以捉摸。但是透過 3D 列印,我們仍然可以利用預測的力學性質,因為這與拓樸結構有關,而不是大小。」

許多應用

這種新材料對需要輕巧但堅韌材料的產業而言,可能會有廣泛用途。此研究的主要研究員,印度理工學院克勒格布爾校區(Indian Institute of Technology Kharagpur)的查德拉·塞克哈·提瓦里助理教授(Chandra Sekhar Tiwary)表示:「這種結構的獨特性質是來自於它們複雜的拓樸結構,跟大小無關。藉由控制拓樸結構來強化或改善負荷能力也將有助於其他結構設計。」

參考資料:

  1. Loukia, P., (2019, November 16). Researchers 3D Print Bulletproof Plastic Layered Cubes. Interesting Engineering
  2. Sajadi, S. M., (2019, November 11). 3D Printed Tubulanes as Lightweight Hypervelocity Impact Resistant Structures. Wiley Online Library. doi.org/10.1002/smll.201904747
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