研究人員研制出綜合性能提升的仿生復(fù)合玻璃
近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授倪勇、何陵輝研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合仿貝殼珍珠層結(jié)構(gòu)和剪切變硬智能材料，提出了一種綜合應(yīng)用性能提升的仿生復(fù)合玻璃材料。這種復(fù)合玻璃材料在保持透明度的同時(shí)，還表現(xiàn)出不俗的隔熱性能和抗沖擊性能。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《先進(jìn)材料》。
塊體玻璃能夠在透光的同時(shí)分隔內(nèi)外部環(huán)境，是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾Y(jié)構(gòu)材料。然而，玻璃的隔熱性能較差，并且在沖擊作用下容易發(fā)生災(zāi)難性破碎，抗沖擊耗能有限。在外部溫度變化和碎片撞擊情況下，玻璃往往成為建筑物、交通工具以及電子設(shè)備中最薄弱的組件。
在深入理解仿貝殼結(jié)構(gòu)與剪切變硬材料的率相關(guān)力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了仿生復(fù)合玻璃材料。該材料結(jié)合了仿貝殼結(jié)構(gòu)的低速抗沖擊性能優(yōu)勢(shì)與剪切變硬材料的應(yīng)變率強(qiáng)化性能優(yōu)勢(shì)，力學(xué)仿真分析發(fā)現(xiàn)，仿貝殼結(jié)構(gòu)面板的離域化變形可以進(jìn)一步促進(jìn)剪切變硬夾芯層的大范圍損傷耗能。仿貝殼結(jié)構(gòu)與剪切變硬材料的協(xié)同耗能作用，顯示出1+1>2的效應(yīng)，使復(fù)合玻璃在更大范圍的沖擊速度下呈現(xiàn)出更好的抗沖擊性能。
此外，仿生復(fù)合玻璃還顯示出良好的隔熱性能。仿貝殼結(jié)構(gòu)面板通過(guò)特殊的磚塊-灰泥排布結(jié)構(gòu)降低面外熱傳導(dǎo)，與低熱導(dǎo)率的剪切變硬材料共同作用，提高了仿生復(fù)合玻璃的隔熱性能。與目前廣泛使用的塊體玻璃、夾層玻璃和中空玻璃相比，仿生復(fù)合玻璃在透明、輕質(zhì)、抗沖擊、隔熱等綜合應(yīng)用性能上顯示出優(yōu)越性。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202311817
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