Proteus技术：新材料坚固，轻巧且不可切割

Proteus，即这种新型轻质材料的名称，可以使切削工具的作用力反过来。

工程师从贝壳和葡萄柚中汲取了灵感，创造出了他们所说的第一种制造出来的不可切割材料。

这种可以在安全，健康和安全行业中使用的新材料可以使切削工具的作用力反过来。

这种轻巧的材料-以变形神灵的名字命名为Proteus-由陶瓷球体制成，该球体被包裹在蜂窝状铝结构中，在测试中，角磨机，钻头或高压水刀无法切割这些陶瓷球。

由英国达勒姆大学和德国开姆尼茨的弗劳恩霍夫机床与成型技术研究所IWU领导的国际研究团队从葡萄柚坚韧的细胞外皮和软体动物的抗破裂外壳中获得了新材料的构想。

鲍鱼海洋生物是由与生物聚合物材料相互连接的瓷砖制成的，从而使它们具有抗断裂的能力。为了抵御最猛烈的强行进入工具，软体动物壳中发现的有机材料（如文石砖）被工业氧化铝陶瓷和铝泡沫金属基体所取代。

新材料坚固，轻巧且不可切割。研究人员说，它可以用来制造自行车锁，轻型装甲，以及用于使用切削工具的人的防护设备。

研究结果发表在《科学报告》杂志上。新材料系统是动态的，具有不断发展的内部结构，可在与切削工具相互作用的情况下产生高速运动。动态响应更类似于居住结构。

该材料由包裹在陶瓷球周围的蜂窝状铝结构制成，这对切削刀具具有双重破坏作用。当使用角向磨光机或钻头切割时，由套管内部的陶瓷球所产生的振动会钝化切割盘或钻头。

圆盘和陶瓷球之间的相互作用产生了互锁的振动连接，无限期地抵制切削工具。

刀片逐渐腐蚀，最终由于圆盘或钻头的力和能量转向其自身而失效，并且刀片因自身的攻击而被削弱和破坏。

此外，陶瓷会破碎成细颗粒，这些颗粒会填充材料的孔结构，并由于陶瓷颗粒之间的原子间作用力而增加切削刀具的速度而变硬。这样，材料的适应性进一步排斥了任何攻击。

还发现水刀是无效的，因为陶瓷球的弯曲表面加宽了水刀，这大大降低了它的速度并削弱了它的切割能力。

达勒姆大学工程系应用力学助理教授Stefan Szyniszewski博士主要作者说：“尽管柚子的细胞结构和软体动物的贝壳的平铺结构是由相对较弱的有机建筑材料制成的，但它们如何防止水果或内部生物受到损害，这让我们很感兴趣。

“这些自然结构为我们的金属陶瓷材料的工作原理提供了依据，与无源电阻相比，它是基于与所施加负载的动态相互作用而建立的。

“从本质上来说，切割我们的材料就像切开装满金块的果冻一样。如果通过果冻，您会碰到金块，并且材料会振动，从而破坏切割盘或钻头。

“嵌入在这种柔性材料中的陶瓷也由非常细的颗粒制成，当您在高速切割时，它们会变硬并抵抗角磨机或钻头，就像沙袋可以抵抗并阻止子弹高速一样。

“这种材料在安防和安全行业中可能有许多有用而令人兴奋的应用。实际上，到目前为止，我们还不知道存在任何其他制造的不可切割材料。”

研究合著者斯特林大学哲学系的Miranda Anderson博士说：“由于材料系统的成功抵抗需要它进行内部转换，因此我们选择Proteus作为名称。

“在1605年，弗朗西斯·培根（Francis Bacon）将天然材料与“曾经改变形状”的Proteus进行了比较，他认为通过实验我们可以揭示材料的变质性质。

Szyniszewski博士补充说：“这是我们使用这种新材料所取得的成就，我们对其潜力感到兴奋。”

研究人员的材料技术正在申请专利，他们希望与行业合作伙伴合作，以便将其开发成面向市场的产品。

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参考：Stefan Szyniszewski，Rene Vogel，Florian Bittner，Ewa Jakubczyk，Miranda Anderson，Manuel Pelacci，Ajoku Chinedu，Hans-Josef Endres和Thomas Hipke撰写的“通过局部共振和应变率效应产生的不可切割材料”，科学报告，2020年7月20日，《科学报道》 .DOI：
10.1038 / s41598-020-65976-0

这项研究是由达勒姆大学（Durham University）与弗劳恩霍夫机床与成形技术研究所IWU，弗劳恩霍夫木材研究所，Wilhelm-Klauditz-Institut WKI，汉诺威和莱布尼兹大学汉诺威，德国塑料与循环经济研究所合作进行的。英国萨里大学和斯特灵大学。

这项研究是由英国内政部，工程与物理科学研究委员会和欧盟委员会职业整合基金资助的。