新型碳奈米管泡棉　可打造防腦震盪超吸震頭盔

美國威斯康森大學麥迪遜分校的工程師開發了一種輕質超減震泡棉，這種新材料有巨大的能量吸收潛力，可以應用於為腦部提供緩衝，達到降低損傷可能性。撞擊產生的物理力量會對腦產生創傷，導致腦震盪，將這種材料應用在頭盔上，可以在撞擊傳遞到大腦前吸收和消散更多的動能，吸收率是美國軍用頭盔內襯泡棉的18倍，並有更高的強度與剛性，提供更佳保護。

威斯康縣大學麥迪遜分校的教授Ramathasan Thevamaran在Extreme Mechanics Letters發表文章顯示了該研究團隊的進度：這種新材料是一種結構化、垂直排列的碳奈米管泡棉，由研究人員從每一層只有一個原子厚的碳圓柱體堆砌而成。碳奈米管本身便具有卓越的機械性能，為進一步提高性能，研究人員設計了一種在多個長度尺度上具有獨特結構特徵的材料。該材料的結構由許多微米級圓柱體結構組成，每個圓柱體由許多碳奈米管組成。

研究人員對最終泡棉的參數進行了不同的排列組合測試，像是圓柱體的厚度、內徑、相鄰圓柱體的間隙大小。Thevamaran說:「我們進行了60種不同的排列組合，並對每個樣本進行三項測試。最終我們發現，厚度為10微米或更小的圓柱體彼此靠近排列擁有最佳的減震效能。」

Thevamaran說:「由於碳奈米管的交互式結構，我們預測整體性能會得到提升，但令我驚訝的是，當圓柱體厚度為10微米時，性能竟會得到如此大的提升。我想這是過程—特性—結構三者關係中出現了一種不尋常的尺寸效應，而這效應對我們想要的結果十分有利。」此外碳奈米管結構泡棉能在極高和極低的溫度下都保持穩定的減震功能，使其能廣泛適用於極端環境中。

包括威斯康森大學麥迪遜分校博士後研究員 Komal Chawla、研究生 Abhishek Gupta和Abhijeet S. Bhardwaj在內的研究人員，正在通過威斯康森校友研究基金會申請專利。大學與企業的合作是威斯康森大學麥迪遜分校領導的 PANTHER 計劃的一部分，該計劃是一項跨學科研究計劃，旨在開發解決方案以更好地檢測和預防創傷性腦損傷。（編譯／高晟鈞）

資料來源:PHYS.ORG

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