PUUs似乎有利于士兵和车辆的保护

军方和麻省理工学院的科学家开发了一种独特的实验仪器，以更好地研究坚固和高性能聚合物材料的耐久性，当它们受到高强度冲击时，具有自我增强的能力。亚博网站下载

亚历克斯·谢博士陆军研究实验室与基思·a·尼尔森教授David Veysset和史蒂文博士Kooi军队士兵纳米技术研究所的麻省理工学院,发现当微粒形成的二氧化硅对目标的影响形成的聚(聚氨酯脲)弹性体(例如噗)异常更高的速度,噗目标展品超弹性的属性。yabo214

换句话说，在接近108/s的应变速率下变形后，靶材料变得极其硬化，这表明靶材料的厚度在1秒除以1亿的非常短的时间内几乎减半。谢家华表示，在受影响期间，puu也出现反弹。

研究仪器利用脉冲激光对PUU靶进行微米级子弹轰炸。科学家们第一次发现这种行为与在交联聚二甲基硅氧烷弹性体中观察到的冲击响应形成了鲜明的对比，在这种弹性体中，微粒子穿透了目标，而目标材料没有反弹或完全恢复yabo214”。

据研究人员称，他们的研究结果与体积弹性体有关，可以帮助开发用于制造下一代美国陆军战斗头盔的复合材料的基体材料。亚博网站下载基于高性能超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的复合材料被用于为陆军制造改进的战斗头盔。这种纤维的单位截面面积更大，断裂强度也更高，其强度几乎是钢的15倍。然而，它们仍然像织物一样柔韧。

传统的装甲材料设计包括金属、陶瓷和轻型纤维增强复合材料，用于车辆和士兵的防护，通常依赖于刚度、韧性、材料抗变形的电阻率，以及在断裂前吸收能量和塑性变形的潜力。

然而,从材料科学的角度来看,只是这些典型的大部分指标并不足以评估的速度亚博网站下载改变分子亚博老虎机网登录在固体聚合物的流动与变形速率,以及修改各自的物理状态的趋势的动态变形。问题是，弹性体在以越来越高的速度变形的同时，是否会从橡胶样向玻璃样转变?

根据Hsieh的说法，研究人员的重点是聚合物，由大量的小分子单元连接在一起，形成非常长的链，要么完美地排列，要么随机排列。特别是橡胶等柔性高分子材料和抗冲击安全玻璃等较强的高分子材料。亚博网站下载弹性体——一种人造橡胶——可以通过结合多种聚合物化学物质来生产。

为了进一步验证分子效应，研究人员对puu和玻璃聚碳酸酯进行了详细的研究。虽然聚碳酸酯具有较高的弹道强度和断裂韧性，但puu(尽管它们各自的组成)在应变率为108/s的冲击下具有更高的动态刚度。此外，研究人员可以优化微粒子穿透阻力，即仅通过改变puu的分子组成就可以实现平均最大穿透深度降低约50%。

这非常令人兴奋．眼见为实。从这些研究发现中获得的新理解——体弹性体中超弹性现象的本质，特别是在目标/脉冲相互作用的时刻，强烈指出了一个可行的关键途径，以操纵失效物理学，并为坚固材料提供新的设计范式亚博网站下载．

亚历克斯·谢博士，陆军研究实验室

众所周知，puu具有复杂的微观结构和广泛的弛豫时间，这些特性用于证明聚合物链中的分子对外部冲击的反应效率。特别是，PUU分子在环境条件下的松弛时间较长，只有几微秒(例如较慢的动力学)，允许动态硬化。相比之下，那些在环境条件下只有几纳秒放松时间的设备可以吸收额外的能量，从而实现动态强化。

这种粘弹性特性表明弹性体和其他聚合物材料可能会以不同的方式变形，这很大程度上取决于其变形的速度。亚博网站下载

研究人员提出，合作分子弛缓机制类似于“链甲”分子运动的共振现象，每个运动以特定的频率振荡，以释放吸收的能量。这种动态加劲和强化性能可能是通过puu中整个物理交联网络的分子间氢键实现的。

另一方面，在聚碳酸酯的情况下，在环境条件下没有微秒弛豫，尽管聚碳酸酯具有冲击强度和韧性，但不会发生氢键和相应的使能分子机制。这表明，puu或高性能弹性体包括多个弛豫时间非常有利于实现从微秒到纳秒的动态加强和动态增强。

这一独特的发现最近发表在《聚合物》杂志123(2017)30-38上，http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2017.06.071．

同时，与PUU相同的材料(如聚氨酯)亚博网站下载，当用作基体弹性体时，发现可以承受轻量化UHMWPE复合材料的背面变形。通常情况下，战斗头盔内部材料的弯曲会向头骨传递巨大的力量，导致钝器撞击创伤。根据Hsieh的介绍，聚氨酯、puu和其他弹性体能够在高速变形中实现动态增强，并在受到冲击时显著减少头盔变形，当与超现代纤维结合时，对下一代战斗头盔非常有利。

除了生产战斗头盔外，用于士兵保护的高性能、坚固的弹性体还可用于制造弹道背心、透明面盾、肢体保护装置、下颌骨面盾和防爆战斗靴。

研究人员还认为，这项关于puu超弹性特性的研究，特别是在高速冲击下的超弹性特性，也可以推广应用于保护职业足球运动员和年轻运动员在碰撞中免受脑震荡或类似的脑损伤。根据Hsieh的说法，从材料设计的角度来看，坚固、高性能的弹性体可以用于头盔的最外层，或者只亚博网站下载是作为聚碳酸酯外壳的替代品。