3D打印網(wǎng)格化防彈衣

3D打印將另一種先前理論上的結(jié)構(gòu)變成了固體，并且這次它能夠偏轉(zhuǎn)子彈，讓子彈無(wú)法射入。賴斯大學(xué)的研究人員在1993年首次預(yù)測(cè)了微管的結(jié)構(gòu)之后，成功地制造出了具有高抗沖擊性和承重能力的輕質(zhì)材料。該論文討論了類似管狀的結(jié)構(gòu)，論文作者薩亞迪解釋說(shuō)：“有很多理論系統(tǒng)人們無(wú)法綜合，它們?nèi)匀徊磺袑?shí)際和難以捉摸。但是對(duì)于3D打印，我們?nèi)匀豢梢岳妙A(yù)測(cè)的機(jī)械性能，因?yàn)樗鼈兪峭負(fù)涞慕Y(jié)果，而不是尺寸的結(jié)果?！?/span>基于微管的設(shè)計(jì)對(duì)象是由聚合物制成的，被證明在抵抗子彈方面比相同材料的固體塊要好十倍。該研究為機(jī)械響應(yīng)可調(diào)的材料的開發(fā)鋪平了道路。
  3D打印材料“獨(dú)一無(wú)二”
     腎小管是基于碳制成的富勒烯小管的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由形成封閉圓柱體的分子組成。

  單個(gè)富勒烯小管-納米管結(jié)構(gòu)。圖片來(lái)自NASA

新澤西州的Allied Signal Inc.的RHBaughmana和DSGalv?o以及圣保羅的Física研究所最早在1993年預(yù)測(cè)了所謂的微管素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。盡管如此，碳微管素尚未建立，但賴斯（Rice）的新研究是最早使用這種結(jié)構(gòu)作為物理物體靈感的研究之一。在實(shí)驗(yàn)中，Sajadi等人。使用3D打印的聚合物和類似管狀的設(shè)計(jì)制作了多孔立方體。然后對(duì)這些立方體進(jìn)行測(cè)試，并與由相同基材制成的實(shí)心立方體進(jìn)行比較。當(dāng)被壓縮時(shí)，微管的孔結(jié)構(gòu)允許立方體塌陷，而不是像固體立方體那樣破裂。當(dāng)這些塊被彈丸擊中時(shí)，觀察到類似的效果。彈丸以每秒5.8公里的速度射擊，產(chǎn)生了裂紋，裂紋擴(kuò)展到了整個(gè)固體材料塊。在微管立方體中，子彈僅卡在結(jié)構(gòu)的第二層內(nèi)。

  與撞擊后相同材料的固體塊相比，萊斯大學(xué)在撞擊后生成的管狀微管狀聚合物立方體（灰色）。 Jeff Fitlow攝
    根據(jù)研究合著者彼得·布爾（Peter Boul）的說(shuō)法：“這些3D打印結(jié)構(gòu)的抗沖擊性使它們具有自己的特色?！?/span>
  新型的觸感和耐用材料？

        作為一項(xiàng)初步研究，Rice團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)將類似管狀微管的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于由不同聚合物，陶瓷和金屬制成的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有巨大潛力。賴斯校友和共同負(fù)責(zé)人Chandra Sekhar Tiwary解釋說(shuō)：“此類結(jié)構(gòu)的獨(dú)特特性來(lái)自其復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與尺寸無(wú)關(guān)。拓?fù)淇刂频脑鰪?qiáng)或改善承載能力也可能對(duì)其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有用。”