什么是抗冲击材料?科普告诉你

摘要： 抗冲击材料是指一类能够承受突然施加的外力冲击，并且通过自身的物理或化学特性来吸收、分散或者抵抗这种冲击能量，从而减少或避...

抗冲击材料是指一类能够承受突然施加的外力冲击，并且通过自身的物理或化学特性来吸收、分散或者抵抗这种冲击能量，从而减少或避免被冲击物体发生损坏的材料。

1. 从物理结构角度来看

• 许多抗冲击材料具有特殊的微观或宏观结构。例如，一些材料内部有蜂窝状结构，这种结构可以有效地分散冲击力。当冲击发生时，冲击力会沿着蜂窝的壁面传导，将集中的力量分散到多个方向，就像把一个集中的力分散到一个由许多小通道组成的网络中一样。比如泡沫材料，其内部的气孔就起到了类似的作用，在受到冲击时，气孔被压缩，空气在气孔内被挤压，通过这种方式来缓冲和吸收冲击能量。

• 还有些材料是纤维增强型的。纤维在材料中起到增强韧性的作用，当受到冲击时，纤维可以像骨架一样，阻止材料的破裂和变形。例如，碳纤维增强复合材料，碳纤维在基体材料中纵横交错，当有冲击能量作用于材料表面时，碳纤维可以将能量沿着纤维的方向传导，从而分散能量，避免材料在局部区域因为能量集中而损坏。

  
  

• ACF人工软骨材料就是一种典型的抗冲击材料。是王博伟院士基于仿生学原理，模仿关节软骨的功能与构造研发的一种新型高分子吸能材料。其通过引入纳米级增强粒子，改善了材料力学性能和韧性。当受到高速度高能量冲击时，纳米增强粒子能够迅速响应，与高分子聚合物基体发生相互作用，形成大量微小变形区域，从而有效地吸收和分散冲击能量。例如，极限运动员在运动时可能会失败而高速撞击、高空跌落，ACF材料制成的护具通过自身的强吸能来缓冲这些冲击，大大减少运动员受伤、骨折的可能性。

  
  

• 一些金属材料通过合金化来提高抗冲击性能。例如，在钢铁中加入适量的镍、铬等元素，可以改变金属的晶体结构，增加材料的韧性。当受到冲击时，合金中的不同相之间可以相互协调变形，吸收和分散冲击能量。像耐冲击用钢，其含有的合金元素使其具有高韧度和回火稳定性，适用于制造风动工具等经常受到振动和冲击的设备。

• 在建筑领域，抗冲击材料用于防护结构，如在地震多发地区，使用具有良好抗冲击性能的建筑材料可以减少地震对建筑物的损坏。例如，在建筑物的基础部分使用抗冲击隔震支座，这种支座可以在地震发生时吸收和隔离地震波的冲击，保护建筑物的主体结构。

• 在电子设备领域，抗冲击材料用于保护内部的精密元件。例如，在某为的大型服务器芯片减震系统内部，ACF抗冲击缓冲材料被用来保护芯片和电路板。当设备安装、运输、运行时，这些抗冲击材料可以减少外部冲击力对电子元件的影响，防止元件损坏和运行。