蒙特利爾理工學院的一個團隊最近證明，使用增材制造的織物可以吸收高達96%的沖擊能量，而且不會斷裂。《細胞報告物理科學》雜志最近發表了一篇文章，詳細介紹了這一創新成果，這為創造牢不可破的塑料覆蓋物鋪平了道路。

文章中揭示的概念和配套研究相對簡單。來自蒙特利爾理工學院機械工程系的Frédérick Gosselin教授、Daniel Therriault教授和博士生Shibo Zou，想要證明如何將塑料網融入玻璃中，以防止其在遭受撞擊時破碎。

這似乎是一個很簡單的概念，但進一步思考就會發現，這個塑料網并不簡單。

研究人員的設計靈感來自蜘蛛網及其驚人的特性。Gosselin教授解釋說：“蜘蛛網能夠抵抗昆蟲與之相撞的沖擊，這是因為蜘蛛網能夠從分子層面上，在絲蛋白自身內部通過犧牲連接而變形。我們的方法受到了這種特性的啟發。”

通過3D打印實現生物模擬

研究人員使用聚碳酸酯來實現他們的成果：加熱時，聚碳酸酯會變得像蜂蜜一樣粘稠。Gosselin教授的團隊通過3D打印機，利用這種特性“編織”出一些厚度小于2毫米的纖維，然后重復這一過程，在整個網狀物凝固之前，通過垂直、快速移動的方式打印一系列新的纖維。

事實證明，神奇的地方就在這個過程本身——這也是最終產品獲得其關鍵特性的地方。

當它被3D打印機慢慢擠壓成纖維時，熔融的塑料會形成一個圓圈，最終形成一連串的環狀物。一旦硬化，這些環狀物就變成了可被犧牲的連接，使纖維具有額外的強度。研究人員Gosselin解釋說：“當撞擊發生時，這些連接會吸收能量并斷裂，以維持纖維的整體完整性，就像絲蛋白一樣。”

在2015年發表的一篇文章中，Gosselin教授的團隊展示了這些纖維制造背后的原理。最新的《細胞報告物理科學》文章揭示了這些纖維在交織成網狀時的行為。

這項研究的主要作者Shibo Zou利用這個機會說明了當位于保護屏內時，這樣的網是如何表現的。在把一系列的網嵌入透明樹脂板后，他進行了沖擊試驗。結果呢？塑料晶片可分散高達96%的沖擊能量而不會斷裂。它們沒有開裂，而是在某些地方變形，保持了晶片的整體完整性。

根據Gosselin教授的說法，這種受自然界啟發的創新也許可以制造出一種新型的防彈玻璃，或者制造出更耐用的塑料保護智能手機屏幕。Gosselin教授指出：“它也可以作為飛機發動機的保護涂層，應用于航空領域。”