团队创造出可以阻止超音速撞击的蛋白质材料
由BenGoult教授和JenHiscock教授领导的肯特大学团队创造了一种新的减震材料并获得了专利,该材料可以彻底改变国防和行星科学领域。
这种新型的基于蛋白质的材料家族被命名为TSAM(TalinShockAbsorbingMaterials),代表了已知的第一个能够吸收超音速射弹冲击的SynBio(或合成生物学)材料的例子。这为开发下一代防弹装甲和弹丸捕获材料打开了大门,从而能够研究太空和高层大气中的超高速撞击(天体物理学)。
BenGoult教授解释说:“我们对细胞天然减震器蛋白talin的研究表明,该分子包含一系列二元开关结构域,这些结构域在张力下打开并在张力下降后再次折叠。这种对力的反应使talin它的分子减震特性,保护我们的细胞免受大的力变化的影响。当我们将talin聚合成TSAM时,我们发现talin单体的减震特性赋予了材料令人难以置信的特性。
该团队继续展示TSAM在现实世界中的应用,让这种水凝胶材料经受1.5公里/秒的超音速撞击——比太空中的粒子撞击自然和人造物体(通常>1公里/秒)的速度更快,并且枪支的枪口速度——通常在0.4–1.0公里/秒之间。此外,该团队发现TSAM不仅可以吸收玄武岩颗粒(直径约60µM)和较大的铝弹片的冲击,还可以在冲击后保存这些弹丸。
目前的防弹衣往往由陶瓷面和纤维增强复合材料组成,这种材料又重又笨重。此外,虽然这种装甲可以有效阻挡子弹和弹片,但它不会阻挡可能导致装甲后方钝伤的动能。
此外,这种形式的装甲在撞击后通常会受到不可逆转的损坏,因为结构完整性受损会阻止进一步使用。这使得将TSAM结合到新的装甲设计中成为这些传统技术的潜在替代品,提供更轻、更耐用的装甲,同时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来有效收集空间碎片、空间尘埃和微流星体以进行进一步的科学研究.
此外,这些捕获的射弹有助于航空航天设备的设计,提高宇航员的安全性和昂贵的航空航天设备的使用寿命。在这里,TSAM可以提供行业标准气凝胶的替代品——由于弹丸撞击导致的温度升高,气凝胶很容易熔化。
JenHiscock教授说:“该项目源于基础生物学、化学和材料科学之间的跨学科合作,从而产生了这种令人惊叹的新型材料。我们对TSAM解决现实世界问题的潜在转化可能性感到非常兴奋问题。这是我们在国防和航空航天领域新合作者的支持下积极研究的问题。”
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