蒙特利尔理工学院的一个团队最近证明，使用增材制造的织物可以吸收高达96%的冲击能量，而且不会断裂。《细胞报告物理科学》杂志最近发表了一篇文章，详细介绍了这一创新成果，这为创造牢不可破的塑料覆盖物铺平了道路。

文章中揭示的概念和配套研究相对简单。来自蒙特利尔理工学院机械工程系的Frédérick Gosselin教授、Daniel Therriault教授和博士生Shibo Zou，想要证明如何将塑料网融入玻璃中，以防止其在遭受撞击时破碎。

这似乎是一个很简单的概念，但进一步思考就会发现，这个塑料网并不简单。

研究人员的设计灵感来自蜘蛛网及其惊人的特性。Gosselin教授解释说：“蜘蛛网能够抵抗昆虫与之相撞的冲击，这是因为蜘蛛网能够从分子层面上，在丝蛋白自身内部通过牺牲连接而变形。我们的方法受到了这种特性的启发。”

通过3D打印实现生物模拟

研究人员使用聚碳酸酯来实现他们的成果：加热时，聚碳酸酯会变得像蜂蜜一样粘稠。Gosselin教授的团队通过3D打印机，利用这种特性“编织”出一些厚度小于2毫米的纤维，然后重复这一过程，在整个网状物凝固之前，通过垂直、快速移动的方式打印一系列新的纤维。

事实证明，神奇的地方就在这个过程本身——这也是最终产品获得其关键特性的地方。

当它被3D打印机慢慢挤压成纤维时，熔融的塑料会形成一个圆圈，最终形成一连串的环状物。一旦硬化，这些环状物就变成了可被牺牲的连接，使纤维具有额外的强度。研究人员Gosselin解释说：“当撞击发生时，这些连接会吸收能量并断裂，以维持纤维的整体完整性，就像丝蛋白一样。”

在2015年发表的一篇文章中，Gosselin教授的团队展示了这些纤维制造背后的原理。最新的《细胞报告物理科学》文章揭示了这些纤维在交织成网状时的行为。

这项研究的主要作者Shibo Zou利用这个机会说明了当位于保护屏内时，这样的网是如何表现的。在把一系列的网嵌入透明树脂板后，他进行了冲击试验。结果呢？塑料晶片可分散高达96%的冲击能量而不会断裂。它们没有开裂，而是在某些地方变形，保持了晶片的整体完整性。

根据Gosselin教授的说法，这种受自然界启发的创新也许可以制造出一种新型的防弹玻璃，或者制造出更耐用的塑料保护智能手机屏幕。Gosselin教授指出：“它也可以作为飞机发动机的保护涂层，应用于航空领域。”