2020年6月30
自第二次世界大战以来，绝大多数美国战斗伤亡人数来自枪击伤口，而是来自爆炸。如今，大多数士兵佩戴沉重的防弹背心，以保护他们的躯干，但其大部分的身体仍然暴露在爆炸片段和弹片的不分青红皂白地。
由于材料的基本特性，2020欧洲杯下注官网设计设备以保护极端温度和爆炸时的致命射弹，一直是很困难的。欧洲杯足球竞彩欧洲杯足球竞彩足以抵御弹道威胁的材料不能抵御极端温度，反之亦然。
因此，今天的许多防护装备是由多层不同的材料组成的，导致了笨重、沉重的装备，如果穿2020欧洲杯下注官网戴在手臂和腿上，将严重限制士兵的行动能力。欧洲杯足球竞彩
现在，哈佛大学研究人员与美国军队战斗能力发展指挥官士兵中心（CCDC SC）和West Point进行了合作，开发了一种轻量级的多功能纳米纤维材料，可以保护佩戴者免受极端温度和弹道威胁。
该研究发表在期刊上事情。
“当我在阿富汗作战时，我亲眼目睹了防弹衣如何拯救生命，”资深作者、哈佛大学约翰·a·保尔森工程与应用科学学院塔尔家族生物工程与应用物理学教授、美国陆军预备役中校基特·帕克说。欧洲杯线上买球
“我也看到了沉重的身体盔甲可能会限制移动性。作为战场上的士兵，三个主要任务是移动，拍摄和沟通。如果你限制其中一个，你会减少生存性，你危及的使命取得成功。”
“我们的目标是设计一种多功能材料，可以保护在极端环境下工作的人，比如宇航员、消防员或士兵，免受他们面临的许多不同的威胁，”这篇论文的第一作者、海洋科学与工程学院的博士后研究员格兰特·m·冈萨雷斯说。
为了实现这一实践目标，研究人员需要探讨机械保护和隔热之间的权衡，属于材料的分子结构和取向。
欧洲杯足球竞彩具有强大机械保护的材料，例如金属和陶瓷，具有高度有序和对准的分子结构。该结构允许它们承受并分配直接吹的能量。另一方面，绝缘材料具有欧洲杯足球竞彩更少的有序结构，这防止了通过材料传递热量。
Kevlar和Twaron是广泛用于防护设备的商业产品，可以提供弹道防护或热防护，这取决于它们的制造方式。2020欧洲杯下注官网例如，编织Kevlar具有高度对齐的晶体结构，用于防护防弹背心。另一方面，多孔芳纶气凝胶已被证明具有很高的隔热性能。
“我们的想法是使用这种凯夫拉尔聚合物来结合纤维编织的有序结构和气凝胶的孔隙度，从而制造出长而连续的纤维，中间有空隙，”冈萨雷斯说。“在该系统中，长纤维可以抵抗机械冲击，而毛孔将限制热扩散。”
研究小组使用帕克氏病生物物理学小组开发的浸泡旋转喷射纺丝(iRJS)技术来制造纤维。在这种技术中，聚合物溶液被装载到储层中，随着设备旋转，通过离心力将其从一个微小的开口推出。
当聚合物溶液从油藏中射出时，它首先经过一个露天区域，在那里聚合物会伸长，链会对齐。然后溶液进入液浴，除去溶剂，沉淀聚合物形成固体纤维。
由于浴缸也在旋转——就像沙拉旋转器中的水一样——纳米纤维沿着漩涡流缠绕在设备底部的旋转收集器上。
通过调节液体聚合物溶液的粘度，研究人员能够将长期的纳米纤维旋转成多孔板 - 提供足够的顺序以防止射弹，但足够的疾病以防止热量。在大约10分钟内，该团队可以旋转约10厘米的尺寸。
要测试纸张，哈佛大队转向他们的合作者进行弹道测试。CCDC SC在Natick，Massachusetts通过在样品上射击大型BB样射弹模拟弹片影响。
该团队通过将纳米纤维片夹在Twaron编织片之间进行测试。他们观察到，在一堆所有编织特瓦隆薄片和一堆编织特瓦隆和纺成的纳米纤维之间的保护作用没有什么区别。
“CCDC SC的能力使我们能够通过对战士的保护设备的角度来量化我们的纤维的成功，具体而言，”2020欧洲杯下注官网冈萨雷斯说。
“学术合作，特别是与当地著名大学如哈佛大学的学术合作，为CCDC SC提供了利用前沿专业知识和设施来增强我们自己的研发能力的机会。”这篇论文的作者之一、CCDC SC的研究员凯瑟琳·瓦纳说。“CCDC SC作为回报，提供了有价值的科学和士兵为中心的专业知识和测试能力，以帮助推动前进的研究。”
在测试热保护时，研究人员发现，纳米纤维提供了商业粉末和Kevlar的热绝缘能力20倍。
“虽然还有改进的余地，但我们已经突破了可能的界限，开始向这种多功能材料迈进。”冈萨雷斯说。
“我们已经证明，你可以为那些在危险中工作的人开发高度保护的纺织品，”帕克说。“我们现在面临的挑战是，为我的兄弟姐妹发展科技进步，为他们提供创新产品。”
哈佛大学技术开发办公室提出了该技术的专利申请，并积极寻求商业化机会。
本文由Janet Ward、John Song、Kathleen Swana、Stephen A. Fossey、Jesse L. Palmer、Felita W. Zhang、Veronica M. Lucian、Luca Cera、John F. Zimmerman和F. John Burpo共同撰写。
该研究得到了国家科学基金会奖励号码DMR-1420570下的哈佛材料研究科学和工程中欧洲杯足球竞彩心。欧洲杯线上买球
来源:https://www.seas.harvard.edu/