神奇的魔法凝膠Miraculous Magic Gel

李忠東

雙重特性變化大

英國D3O公司采用尖端納米技術(shù)研發(fā)出的D3O型減震凝膠，具有液體和固體物質(zhì)的雙重特性。它也被稱作魔法凝膠，是一種非牛頓流體物質(zhì)，聚合在一起時(shí)會(huì)立即分散甚至消除碰撞打擊產(chǎn)生的沖擊力，達(dá)到保護(hù)目的。一旦外力作用消失，又會(huì)自動(dòng)恢復(fù)柔軟。非牛頓流體是指不滿足牛頓黏性實(shí)驗(yàn)定律的流體，它的剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間不是線性關(guān)系。絕大多數(shù)生物流體都屬于現(xiàn)在所定義的非牛頓流體，如人身上的血液、淋巴液、囊液等多種體液以及像細(xì)胞質(zhì)那樣的“半流體”。

從外表來看，D3O型減震凝膠與兒童玩的“培樂多”彩泥很相似，是一種泡沫狀的橙色的果凍，可以被隨意擠壓成各種形狀。如果只是用手輕輕揉捏它制成的橙色黏球，感覺軟乎乎的，而且柔韌性也很好。但是當(dāng)橙色黏球遭到撞擊時(shí)，會(huì)在瞬間變得很硬。在一次試驗(yàn)中，研究人員先將D3O型減震凝膠揉成隨意的形狀并覆蓋在自己的手指表面，然后用木槌猛烈敲打手指，結(jié)果試驗(yàn)者沒有感到任何不適。原來它像一個(gè)堅(jiān)固的保護(hù)套，可以吸收沖擊力，保護(hù)手不受傷害。

D3O型減震凝膠的發(fā)明者、工程師理查德·帕爾默稱，D3O型減震凝膠是一種用奇異的耐超高壓“智能分子”制造而成的聚合體，類似于黏稠的液體，如同混合著玉米淀粉和水的潮濕沙子。也就是說，在正常情況下，分子之間互相分離，保持松弛的狀態(tài)，其中的硅材料納米粒子能像金屬一般流動(dòng)，致使凝膠又輕又軟，不會(huì)影響人的正常活動(dòng)。但是在遭到劇烈撞擊的時(shí)候，分子便會(huì)馬上互相交錯(cuò)，彼此之間緊密地“鎖”在一起，變成如格子般的固體排列結(jié)構(gòu)。由于凝膠立即迅速收緊變硬，形成一層防護(hù)層，因此能減少撞擊對(duì)使用者身體的傷害。帕爾默比喻道：“D3O型減震凝膠堪比鐵甲威龍（又名機(jī)器戰(zhàn)警）和蜘蛛俠，前者笨重龐大，已經(jīng)過時(shí)。而后者更加靈敏和隱蔽，能力也更強(qiáng)。”

作為一種新材料，D3O型減震凝膠具有獨(dú)特的專利和專有技術(shù)，用于生產(chǎn)對(duì)速度敏感、柔軟、易彎曲的亮橙色材料。這種材料減震性能高，可用于制造防碰撞保護(hù)產(chǎn)品，目標(biāo)用途為工業(yè)保護(hù)、工裝和電子產(chǎn)品市場。

各行各業(yè)用途廣

通過精妙的原料配比，D3O型減震凝膠能為制作貴重物品的保護(hù)裝置提供最佳原材料。英國一家公司利用這種凝膠生產(chǎn)手機(jī)保護(hù)殼；美國滑雪隊(duì)使用含有這種保護(hù)性凝膠材料的運(yùn)動(dòng)裝備，包括滑雪所需的高柔韌度護(hù)膝和軟帽。2016年，牙買加短跑名將尤塞恩·博爾特在里約奧運(yùn)會(huì)穿的運(yùn)動(dòng)鞋使用了D3O型減震凝膠鞋墊，以提高性能并減少傷害。美式橄欖球是一種對(duì)抗性很強(qiáng)的接觸性體育運(yùn)動(dòng)，由于球賽中往往會(huì)與對(duì)方球員有強(qiáng)烈的身體沖撞，因此球員需穿戴頭盔和護(hù)具出場。如果他們戴著用混合有這種保護(hù)性凝膠材料的頭盔參加比賽，撞到地面時(shí)可以立即變硬形成保護(hù)層，吸收受到的任何撞擊力 。

跳舞時(shí)用腳尖站立的芭蕾舞女演員，腳上那粉紅色的芭蕾舞鞋是那么優(yōu)美高雅，但實(shí)際上用腳尖跳舞并不容易。為了在舞臺(tái)上展示出優(yōu)美的舞姿，職業(yè)芭蕾舞女演員一直以來都不得不在幕后忍受腳傷帶來的痛苦。芭蕾舞鞋承受巨大的荷重，其中的關(guān)鍵部位是使女演員得以用腳尖跳舞的“鞋盒”。它藏在鞋尖里，是一種能套住腳趾和一部分腳面的硬套。“鞋盒”不用木頭、塑料或軟木等材料，而由一種僵硬的混凝紙漿制成。開始時(shí)還很堅(jiān)固不易破損，但很快就會(huì)變得無法為雙腳提供保護(hù)，一雙芭蕾舞鞋上場演出2～3次就報(bào)廢了。隨著一種能夠使雙腳免受碰撞的高科技芭蕾舞鞋的問世，芭蕾舞演員的腳尖將得到更好的保護(hù)。鞋面用淺橙色綢緞包裹著，并綴有絲帶，里側(cè)則嵌入了可以吸收震動(dòng)、受到碰撞后就會(huì)變硬的D3O型減震凝膠。與傳統(tǒng)芭蕾舞鞋相比，高科技芭蕾舞鞋的使用壽命要長30倍。

Mk6頭盔是英軍的一款制式戰(zhàn)斗頭盔，內(nèi)襯層采用的是防彈尼龍纖維，作為部隊(duì)裝備已經(jīng)有20多年。英國陸軍現(xiàn)在打算用D3O型減震凝膠開發(fā)出一種全新的頭盔內(nèi)襯層，它在遭到突發(fā)的子彈撞擊時(shí)會(huì)立即變成固態(tài)，吸收撞擊產(chǎn)生的能量，縮小子彈侵入內(nèi)襯層的概率，減輕士兵頭部和頸部受到的震蕩。通過添加這種凝膠內(nèi)襯層，官兵現(xiàn)在配備的大號(hào)頭盔和又重又不合身的防彈衣終將可以“減肥”了。D3O型凝膠是英國國防部展示的一系列全新防衛(wèi)技術(shù)計(jì)劃之一，該計(jì)劃旨在用高科技為前線士兵研發(fā)更好的裝備。英軍希望D3O型減震凝膠能夠盡快用于新型防彈衣和其他防護(hù)裝備，為支持這項(xiàng)研究工作已經(jīng)向相關(guān)公司提供了10萬英鎊（大約合88萬人民幣元）的資助費(fèi)用。該公司雖然還沒有研發(fā)出可以阻擋子彈的材料，但是著眼于如何保護(hù)士兵免受沖擊，用這種神奇的凝膠改進(jìn)鞋、護(hù)膝、肘、肩膀等部位的身體護(hù)具，一旦有人被槍擊，這些產(chǎn)品便可以助人化險(xiǎn)為夷，減少受傷的程度。

編輯：鄭賓 393758162@qq.com