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一、納米流體能量吸收材料的研發(fā)背景

高性能抗沖擊、減震吸能的防護材料，在國防**、工業(yè)建設(shè)、汽車安全、兒童保護、體育用品以及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，例如裝甲、防彈衣、防爆服、防刺服、飛機起落架、高速公路隔離墩、安全帽、汽車保險杠、運動鞋和運動護具、精密儀器包裝、減震降噪系統(tǒng)等，因此，這一類材料長期以來一直是科學界和工業(yè)界的研發(fā)熱點。

單位質(zhì)量吸能密度和單位體積吸能密度是影響防護材料防護性能的關(guān)鍵，在這一方面，各國科學家開展了大量的研究工作，包括高吸能材料研究，吸能部件的拓撲和幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化，防護結(jié)構(gòu)宏觀設(shè)計和優(yōu)化等。各種不同的吸能機理（如塑性失穩(wěn)、相變、摩擦耗散、表面/界面能量吸收）都被用來提高防護結(jié)構(gòu)的吸能密度。

然而，不盡如人意的是，目前市場上絕大多數(shù)材料，其吸能密度**僅為20J/g左右，遠遠不能滿足在一般的沖擊震動條件下對于防護性能的要求，離高速沖擊條件下所需的安全性就相差更遠了。 

二、納米流體吸能材料簡介

納米多孔材料本身由疏水性材料制成，在常規(guī)情況下，功能流體無法進入到納米材料孔道當中，一旦發(fā)生外力作用，功能液體將進入納米孔道，通過這一過程，將外力機械功轉(zhuǎn)換為液固兩相間的盈余表面張力和摩擦力，真正實現(xiàn)了能量守恒轉(zhuǎn)化，外力撤消后，功能液體將流出納米孔道，因此，材料本身可以反復多次使用。1g納米多孔材料的比表面積可以達到100—2000平方米，是基體材料的幾十億倍，其吸收密度可以達到60-200J/g以上。

目前，根據(jù)檢測結(jié)果，納米流體能量吸收材料是任何當前市面上的能量吸收材料的幾十乃至數(shù)百倍以上。在高速沖擊下，納米約束的液體分子所展現(xiàn)出的獨特構(gòu)型可以極大程度地遷移和減緩沖擊波，效果遠優(yōu)于任何已知材料。

納米流體能量吸收材料結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，性能在大范圍內(nèi)可調(diào)（僅需簡單改動就可使材料適用于不同的工業(yè)、軍用、民用的應(yīng)用中）。材料可以方便地嵌入任何現(xiàn)有的需保護的系統(tǒng)中，無需對現(xiàn)有系統(tǒng)進行重大結(jié)構(gòu)改造。目前，已經(jīng)在國家勞動保護用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，中船重工七二五研究所進行了第三方評價測試，檢測結(jié)果表明，納米流體能量吸收材料可以提高安全帽和摩托車頭盔吸能性能60%—70%左右。

國家勞動保護用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心頭盔檢測

在頭模之上戴上頭盔，共計5KG，傳感器置于頭盔與頭模之間，從1.8米高處落下，頭盔率先著地，傳感器感應(yīng)到重力加速度越小，吸能效果越好。

落錘試驗

將傳感器放置于四種減震測試材料下方，5kg錘頭從30厘米高處落下，材料會吸收沖擊力，材料底部的傳感器記錄未吸收的沖擊力峰值，未吸收沖擊力峰值越小，說明材料本身吸收沖擊力效果越好。