设计为不可切削的新材料击败了角磨机、水射流

工程师们从贝壳和柚子中获得灵感，创造了他们所说的第一种制造的不可切割材料。

这种新材料可以用于安全、健康和安全行业，可以使刀具本身的力量恢复原状。

这种轻质材料-以变形神话中的神Proteus命名-是由包裹在多孔铝结构中的陶瓷球制成的，在测试中，这种结构无法被角磨机、钻头或高压水射流切割。

由英国达勒姆大学(Durham University)和德国开姆尼茨弗劳恩霍夫机床与成形技术研究所(Fraunhofer Institute For Machine Tools And Fording Technology)领导的一个国际研究小组，从柚子坚韧的细胞皮肤和软体动物的抗折外壳中获得了这种新材料的想法。

鲍鱼海洋生物是由瓷砖和一种生物聚合物材料相互连接而成的，这种材料使它们能够抵抗骨折。为了抵抗最猛烈的强行进入工具，在新材料中用工业氧化铝陶瓷和铝金属泡沫基质取代了文石砖等有机材料-在软体动物贝壳中发现了这种材料。

这种新材料坚固、轻便、不可切割。研究人员说，它可以用来制造自行车锁，轻型盔甲，以及为使用切割工具的人提供保护设备。

该研究结果发表在《科学报告》杂志上。新的材料系统是动态的，内部结构不断演变，在与刀具相互作用的地方创造了高速运动。动力响应更类似于活体结构。

这种材料是由包裹在陶瓷球周围的多孔铝结构制成的，这对刀具具有双重破坏作用。当用角磨机或钻头切割时，外壳内的陶瓷球产生的振动会使切割盘或钻头变钝。

圆盘和陶瓷球之间的相互作用产生了一种联锁的振动连接，可以无限期地抵抗刀具。

刀刃逐渐被侵蚀，最终随着圆盘或钻头自身的力量和能量被重新打开而变得无效，并被自身的攻击削弱和摧毁。

此外，由于陶瓷颗粒之间的原子力，陶瓷碎裂成细小的颗粒，填充在材料的多孔结构中，并随着刀具速度的提高而硬化。这样，材料的适应性进一步击退了任何攻击。

水射流也被发现是无效的，因为陶瓷球的曲面加宽了射流，这大大降低了射流的速度，削弱了其切割能力。

主要作者、达勒姆大学工程系应用力学助理教授斯特凡·施尼舍夫斯基博士说：“我们对柚子的细胞结构和软体动物壳的瓦片结构如何防止水果或里面的生物受到损害很感兴趣，尽管它们是由相对较弱的有机积木制成的。”

这些自然结构决定了我们的金属陶瓷材料的工作原理，它是基于与所施加的载荷的动态相互作用，而不是被动电阻。

“从本质上讲，切割我们的材料就像切割一颗装满了鸡块的果冻。如果你穿过果冻，你击中了金块，材料会以这样一种方式振动，它会破坏切割盘或钻头。

“这种柔性材料中嵌入的陶瓷也是由非常细的颗粒制成的，当你以同样的方式高速切割时，这些颗粒会变硬，抵抗角磨机或钻头，就像沙袋在高速下抵抗和阻止子弹一样。”

“这种材料可以在保安和安全行业有很多有用和令人兴奋的应用。事实上，到目前为止，我们还没有发现任何其他制造的不可切割材料存在。“。

该研究的合著者之一，斯特林大学哲学系的米兰达·安德森博士说：“因为我们的物质系统的成功抵抗需要它进行内部转化，所以我们选择了Proteus这个名字。

1605年，弗朗西斯·培根将天然材料比作‘曾经改变过形状’的普罗修斯，他认为通过实验我们可以揭示材料的变质性质。

Szyniszewski博士补充说：“这就是我们用这种新材料取得的成果，我们对它的潜力感到兴奋。”

研究人员的材料技术正在申请专利，他们希望与行业合作伙伴合作，以便将其开发成面向市场的产品。

这项研究由达勒姆大学与弗劳恩霍夫机床和成形技术研究所、弗劳恩霍夫木材研究所、威廉-克劳迪茨研究所、汉诺威大学和莱布尼茨大学、德国塑料和循环经济研究所以及英国萨里大学和斯特林大学共同领导。

这项研究由英国内政部、工程和物理科学研究理事会和欧盟委员会职业整合补助金资助。