英国杜伦大学和德国夫朗和斐协会(Fraunhofer Institute)推出世界上第一种不可切割的轻质人造材料 Proteus,密度只有钢铁的 15%,在兼顾轻盈和抗断裂的特性下,这种材料未来或许可用来制成坚固的自行车锁和轻型装甲。
Proteus 主要由氧化铝陶瓷球制成,在设计过程中,研究人员从葡萄柚坚固的蜂窝状皮肤及软体动物壳中霰石成分汲取了灵感,打造出一种全新的轻质材料。
在《科学报告》(Scientific Reports)研究的测试中,不论是角磨机、钻头或高压水刀,都无法完全割穿 Proteus 材料。
▲ 使用角磨机切割一分钟后,刀片呈现过度磨损状态。
据了解,这种抗断裂的特性主要来自于 Proteus 内部的陶瓷球体,当使用角磨机或钻头切割时,陶瓷球体会产生破坏性的振动钝化切削工具,当对象是高压水刀时,陶瓷球的形状会让水刀变宽,从而大大降低了其切割速度。
除此之外,当陶瓷球碎成细小颗粒时还会填入材料的孔洞中。由于陶瓷颗粒间的分子间作用力,当磨削、钻削速度越快,Proteus 的硬度也会变得越高,使其力道和能量重新回到切销机本身上。
杜伦大学应用力学助教 Stefan Szyniszewski 形容,尝试切割 Proteus 基本上就会像切开装满金块的果冻一样,当你穿过果冻就会碰到金块,材料会振动并破坏切割机的锯片或钻头。
“这种材料在安保和安全行业中可能会有许多有用且令人兴奋的应用。实际上到目前为止,我们还没发现有其他已经制造出的非切割材料存在。”
除了自行车锁和轻便装甲,团队认为 Proteus 也能应用在使用切割工具人员的防护装备上,研究团队目前正在申请专利,寻求与制造商合作将其推向市场。
- Proteus becomes the world’s first manufactured non-cuttable material
- Nature inspires first manufactured non-cuttable material
(图片来源:Stefan Szyniszewski et al. CC BY 4.0)