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“吃軟不吃硬”,D3O到底是什么材料?

2019-11-6 10:13| 發布者: 西獨歐陽風| 查看: 232| 評論: 0|來自: 機械設計一點通

摘要: “吃軟不吃硬”,D3O到底是什么材料?

近幾年來,在美國材料市場上產生了一個新貴:D3O材料,充滿了十足的科技感,它是一種特殊的高分子材料,摸起來很軟,但是卻在外力的作用下又變得很硬,能起到優越的防護性能,在運動保護、車輛外殼等領域都展現出了極大的應用前景。

什么是D3O材料

D3O由英國工程師理查德·帕爾默發明的材料,屬于“膨脹性泡沫”材料的類別,是由一種由“智能分子”組成(粘膠液和一種聚合物化合而成)的抗沖擊單一材料,可在不同的重力沖擊下呈現出來兩種機械似的狀態(堅硬與柔軟)。原始狀態的D3O非常容易產生形變,但如果迅速對它施加外力,它會突然變硬,并立即吸收外界能量。

D3O 材料,吃軟不吃硬,軟到什么程度?和一灘泥差不多

這種神奇的材料竟然存在,“吃軟不吃硬”D3O材料到底是什么

是的,有點像橡皮泥,可以來回蹂躪,可別真小看它,它吃軟不吃硬,輕柔拉動時,任人擺布

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緩慢懟它時,又柔又軟

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但如果你拿錘子猛砸,它立刻變得堅硬無比

美國拉斯維加斯舉行的2013消費者電子品展上,參照期間一位來自英國Tech 21公司的參展人員拿D3O做了一次試驗:他先將D3O隨意揉成形狀并覆蓋在自己的手指表面,然后用木槌猛烈敲打被覆蓋D3O的手指,結果試驗者的手指沒有感到任何的不適。

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這樣一種材料,捏起來軟軟的像是橡皮泥,除了顏值高點,似乎也沒什么特別。但是!軟材料卻能展現出極其“硬氣”的一面,用它包覆雞蛋,雞蛋用錘子都砸不壞。

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用它包裹雞蛋,錘子都砸不爛,試想用來包快遞,效果絕對杠杠的

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粘有D3O材料的雞蛋依舊完整,粘有普通橡皮泥材料的雞蛋則破碎

D3O材料有什么應用

D3O材料的功能非常接地氣:防撞擊。與鋼鐵等高強度材料不同,D3O在常規狀態下是柔軟的,卻能防住突然的受力撞擊。D3O材料的主要應用于在運動服裝護具,如滑雪服、摩托車服、自行車騎行服、水上運動服等,以及警用、軍用防護裝備等。也許很快有一天D3O這種可硬可軟的材料就會滲入我們生活的方方面面。

作為運動保護材料:

由于D3O作為一種剪切稠化流體,能在受到沖擊時提供保護,比如可以作為護膝和護肘。在正常狀態下,D3O呈現流體性質,容易流動,因此佩戴簡單,佩戴者的活動也不會受到影響。但一旦摔倒,滑板、膝蓋撞到地面,D3O會立即“變硬”,比傳統護膝提供了更大程度的保護。

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新型防護設備選用D3O(黃色)做內膽,外面覆蓋一層聚氨酯(TPU,灰色)。在受到外界沖擊力后,TPU能將這種應力分散至整個材料,隨后D3O變硬,吸收應力,從而起到保護作用。

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作為手機保護殼:

手機如果一不小心掉在地上,不論是屏碎還是劃痕,都夠讓人心碎了。不過將D3O運用到手機殼中,就完全不用擔心這個問題,它能為你的手機提供完美保護。如果手機經常掉在地上,那你可以考慮入手一個帶D3O材料的手機殼,

它為什么“吃軟不吃硬”?

D3O材料上述的這種特點,像極了我們中國人常說的“吃軟不吃硬”,那么,它為什么會有這樣的性質呢?原因總結起來就一句話:D3O材料是一種特殊的流體——非牛頓流體。

牛頓流體與非牛頓流體

牛頓除了發現偉大的力學三大定律外,還發現:多數流體的粘度僅受溫度的影響。什么是粘度?粘度是描述流體流動阻力的量,粘度高的物質不容易發生移動,粘度低的物質則容易移動,舉個例子:水(粘度低)比蜂蜜(粘度高)更容易移動,耗時也更短。好了,接著說粘度和溫度的關系,牛頓發現有些物質加熱后,就變得沒那么粘了,而一旦溫度降低它可能就會變得非常粘稠。再舉個例子:冬天早上發動汽車的時候,發動機上的油又厚又粘,所以很難打著火,但是一旦發動機變熱了,上面的油就沒那么粘了。常見的流體比如水和油,不管它們流過的管道速度有多快,粘度一直保持恒定,溫度是影響它們粘度的唯一因素,這種流體稱為牛頓流體。

但是有些流體的粘度除溫度外還受到其他因素的影響,這些流體稱為非牛頓流體。非牛頓流體的粘度會隨著攪拌或者壓力(剪切應力)的改變而改變。而牛頓流體的粘度則不受剪切應力的影響。

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