这种神奇的材料竟然存在,“吃软不吃硬”D3O材料到底是什么

2019-08-13     机械设计一点通

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近几年来,在美国材料市场上产生了一个新贵:D3O材料,充满了十足的科技感,它是一种特殊的高分子材料,摸起来很软,但是却在外力的作用下又变得很硬,能起到优越的防护性能,在运动保护、车辆外壳等领域都展现出了极大的应用前景。

什么是D3O材料

D3O由英国工程师理查德·帕尔默发明的材料,属于“膨胀性泡沫”材料的类别,是由一种由“智能分子”组成(粘胶液和一种聚合物化合而成)的抗冲击单一材料,可在不同的重力冲击下呈现出来两种机械似的状态(坚硬与柔软)。原始状态的D3O非常容易产生形变,但如果迅速对它施加外力,它会突然变硬,并立即吸收外界能量。

D3O 材料,吃软不吃硬,软到什么程度?和一滩泥差不多

是的,有点像橡皮泥,可以来回蹂躏,可别真小看它,它吃软不吃硬,轻柔拉动时,任人摆布

缓慢怼它时,又柔又软

但如果你拿锤子猛砸,它立刻变得坚硬无比

美国拉斯维加斯举行的2013消费者电子品展上,参照期间一位来自英国Tech 21公司的参展人员拿D3O做了一次试验:他先将D3O随意揉成形状并覆盖在自己的手指表面,然后用木槌猛烈敲打被覆盖D3O的手指,结果试验者的手指没有感到任何的不适。

这样一种材料,捏起来软软的像是橡皮泥,除了颜值高点,似乎也没什么特别。但是!软材料却能展现出极其“硬气”的一面,用它包覆鸡蛋,鸡蛋用锤子都砸不坏。

用它包裹鸡蛋,锤子都砸不烂,试想用来包快递,效果绝对杠杠的

粘有D3O材料的鸡蛋依旧完整,粘有普通橡皮泥材料的鸡蛋则破碎

D3O材料有什么应用

D3O材料的功能非常接地气:防撞击。与钢铁等高强度材料不同,D3O在常规状态下是柔软的,却能防住突然的受力撞击。D3O材料的主要应用于在运动服装护具,如滑雪服、摩托车服、自行车骑行服、水上运动服等,以及警用、军用防护装备等。也许很快有一天D3O这种可硬可软的材料就会渗入我们生活的方方面面。

作为运动保护材料:

由于D3O作为一种剪切稠化流体,能在受到冲击时提供保护,比如可以作为护膝和护肘。在正常状态下,D3O呈现流体性质,容易流动,因此佩戴简单,佩戴者的活动也不会受到影响。但一旦摔倒,滑板、膝盖撞到地面,D3O会立即“变硬”,比传统护膝提供了更大程度的保护。

新型防护设备选用D3O(黄色)做内胆,外面覆盖一层聚氨酯(TPU,灰色)。在受到外界冲击力后,TPU能将这种应力分散至整个材料,随后D3O变硬,吸收应力,从而起到保护作用。

作为手机保护壳:

手机如果一不小心掉在地上,不论是屏碎还是划痕,都够让人心碎了。不过将D3O运用到手机壳中,就完全不用担心这个问题,它能为你的手机提供完美保护。如果手机经常掉在地上,那你可以考虑入手一个带D3O材料的手机壳,

它为什么“吃软不吃硬”?

D3O材料上述的这种特点,像极了我们中国人常说的“吃软不吃硬”,那么,它为什么会有这样的性质呢?原因总结起来就一句话:D3O材料是一种特殊的流体——非牛顿流体。

牛顿流体与非牛顿流体

牛顿除了发现伟大的力学三大定律外,还发现:多数流体的粘度仅受温度的影响。什么是粘度?粘度是描述流体流动阻力的量,粘度高的物质不容易发生移动,粘度低的物质则容易移动,举个例子:水(粘度低)比蜂蜜(粘度高)更容易移动,耗时也更短。好了,接着说粘度和温度的关系,牛顿发现有些物质加热后,就变得没那么粘了,而一旦温度降低它可能就会变得非常粘稠。再举个例子:冬天早上发动汽车的时候,发动机上的油又厚又粘,所以很难打着火,但是一旦发动机变热了,上面的油就没那么粘了。常见的流体比如水和油,不管它们流过的管道速度有多快,粘度一直保持恒定,温度是影响它们粘度的唯一因素,这种流体称为牛顿流体。

但是有些流体的粘度除温度外还受到其他因素的影响,这些流体称为非牛顿流体。非牛顿流体的粘度会随着搅拌或者压力(剪切应力)的改变而改变。而牛顿流体的粘度则不受剪切应力的影响。


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文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/j8LHwmwBJleJMoPMHyZt.html