美國研究人員受蝸牛殼啟發(fā)研發(fā)新型防彈衣(圖)
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國際在線報道：自然界的生物總是能給人類社會帶來各種各樣的靈感。日前，正在研究新型防彈服和頭盔等護甲裝備的研究人員就再一次從動物那里得到了啟發(fā)。在這種靈感的帶動下，重量更輕，保護力更強的新一代軍用護甲裝備有望在近些年內(nèi)被研發(fā)出來，并投入使用。
據(jù)美國《國家地理》雜志7月17日報道，本杰明·布魯伊特是美國麻省理工學院工程專業(yè)的研究生，同時也是新一代護甲裝備研究小組的成員之一。該研究小組得到了美國軍方的資助，正致力于研發(fā)能在戰(zhàn)場上保護士兵生命安全的新型護甲材料。
布魯伊特和他的同事已經(jīng)對牛角、鹿角、魚鱗和其它一些自然界中的天然材料進行了測試，以研究各種動物是如何在野生環(huán)境中進行自我防護的。他們的研究結果可以被用來研發(fā)新型的，效果更為出色的防護材料，以用在諸如頭盔和防彈衣等軍用裝備上。
布魯伊特表示，“最快在未來幾年中，士兵們就有望從我們的研究結果中受益”，“十年之內(nèi)，護甲材料領域就會出現(xiàn)巨大的進步，軍用護甲裝備也將因此得以革新。”
目前，該研究小組已經(jīng)將工作的重點放在了一種軟體動物——大馬蹄螺(Trochus niloticus)與其外殼的內(nèi)層物質(zhì)上。大馬蹄螺堅硬的外殼保護著它柔軟的身體，使其免受其他動物的傷害。其蝸牛殼的內(nèi)層是由珠母層構成的。
珠母層有95%的成份是較易碎的陶瓷碳酸鈣，另外5%的成份是一種柔軟的，柔韌性很好的生物高聚物。布魯伊特稱這種生物高聚物為“有機膠水”。他說，在顯微鏡下，構成珠母層的這兩種物質(zhì)看起來就像是以“磚泥”結構形式結合在一起的，無數(shù)微小的“陶瓷盤”像硬幣一樣疊在一起，并由生物高聚物將它們粘合起來。
布魯伊特說，珠母層的這種特殊結構自被發(fā)現(xiàn)以來就已經(jīng)非常著名了。但是，科學家們?nèi)栽噲D了解，是什么使得它如此堅固。布魯伊特解釋說，要打碎一片珠母貝所需要的力量是這種結構應該能承受的力量大小的兩倍?！耙虼?，應該有某些額外的，更加微觀的機制在起作用。讓珠母層在抗破裂方面具有更為出色的效果?！?/p>
為了查明是什么使得珠母層如此堅固，布魯伊特和他的同事們目前正在研究，在納米級的范圍內(nèi)，這一材料是如何組織構成的。1納米是十億分之一米，人的一根頭發(fā)的寬度有大約8萬納米。
研究人員使用一臺原子力顯微鏡對珠母層內(nèi)部的細微結構進行了掃描。該顯微鏡通過一條激光光束對這些“陶瓷盤”的表面情況進行了繪圖。布魯伊特說，珠母層堅韌不易破裂的秘密在于這些膠水樣的生物高聚物是如何精確地將這些“陶瓷盤”粘在一起的。
他說，問題的關鍵在于，在納米級的程度下，生物高聚物和碳酸鈣晶粒間的復雜的相互作用，以及這些成份固有的性質(zhì)如何。研究人員發(fā)現(xiàn)，每個單獨的“陶瓷盤”都被生物高聚物分隔開，而每個“陶瓷盤”的表面都覆蓋著一層納米級大小的凸起。生物高聚物分子就附著在這些突起中間。
布魯伊特說，該研究小組目前的研究重點是“陶瓷盤”與生物高聚物“膠水”之間的力的關系。研究人員們希望，在未來幾年能成功復制出珠母層的納米結構，以用來制造更加安全可靠，同時也更加輕便的軍用頭盔、防彈衣以及汽車車身等。目前，頭盔和防彈衣等護甲裝備雖然在性能方面非常不錯，但是其沉重的份量算得上是“美中不足”。而布魯伊特和其同事們的這項研究則有望解決這一問題。(國際在線獨家資訊 王高山)
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