新型减震材料可以阻止超声速级别的撞击

中国航空报讯：科学家们创造了一种突破性的新型减震材料并申请了专利，这种材料可以彻底改变国防和航天科学领域。这一突破是由肯特大学的一个团队完成的，该团队由Ben Goult教授和Jen Hiscock教授领导。

这种被命名为TSAM（Talin Shock Absorbing Materials）的新型蛋白质系列材料代表了第一个已知的能够吸收超声速弹丸冲击的SynBio（合成生物学）材料的例子。它为开发下一代防弹装甲和弹丸捕捉材料打开了大门，使人们能够研究太空和高层大气（天体物理学）中的超高速撞击。

Ben Goult教授解释说：“我们对作为细胞天然减震器的蛋白质滑石蛋白的研究表明，这种分子包含一系列的二元开关域，在张力下打开，一旦张力下降就重新折叠。这种对力的反应使滑石蛋白具有分子冲击吸收的特性，保护我们的细胞不受巨大力变化的影响。当我们将滑石蛋白聚合成TSAM时，我们发现滑石蛋白单体的减震能力使该材料具有不可思议的特性。”

该团队继续展示了TSAM的实际应用，使这种水凝胶材料受到1.5千米/秒（3400英里/时）的超声速冲击——这一速度相比太空中的粒子冲击自然和人造物体（通常>1千米/秒）和枪支的枪口速度——0.4~1.0千米/秒（900~ 2200英里/时），位于两者之间。此外，研究小组发现，TSAM不仅可以吸收玄武岩颗粒（直径约60微米）和较大的铝弹片的冲击，而且还可以在冲击后完好地保存这些弹丸。

目前的防弹衣往往是由陶瓷面和纤维增强的复合材料组成，既重又累赘。另外，虽然这种装甲能有效地阻挡子弹和弹片，但它不能阻挡动能，而动能会导致装甲后面依然发生钝器创伤。此外，这种形式的装甲在撞击后往往会因为结构的完整性受到影响而造成不可逆转的损坏，从而无法继续使用。这使得在新的装甲设计中加入TSAM成为这些传统技术的潜在替代方案，提供一种更轻、更持久的装甲，还能保护穿戴者免受更广泛的伤害，包括由冲击引起的伤害。

此外，TSAM在撞击后捕获和昂贵的航空航天设备的寿命。在这里，TSAM可以作为行业标准气凝胶的替代品——气凝胶很容易因射弹撞击导致的温度升高而熔化。

Jen Hiscock教授说：“这个项目产生于基础生物学、化学和材料科学之间的跨学科合作，其结果是生产出了这种令人惊叹的新材料。我们对保存射弹的能力使其适用于航空航天领域，该领域需要能量耗散材料，以便有效收集空间碎片、空间尘埃和微流星体，用于进一步的科学研究。此外，这些被捕获的射弹有助于航空航天设备的设计，改善宇航员的安全和TSAM解决现实世界问题的潜在转化可能性感到非常兴奋。这是我们在国防和航空航天部门的新合作者的支持下积极开展研究的事情。”