中国科学技术大学开发新型复合玻璃材料具有增强隔热性能和抗冲击性

盖世汽车讯 据外媒报道，中国科学技术大学的研究团队开发出新型复合玻璃，将仿珍珠母结构和剪切硬化凝胶材料结合在一起，在保持透明度的同时表现出优异的隔热和抗冲击性。该项研究发表在期刊《先进材料(Advanced Materials)》上。

在日常生活中，大块玻璃是不可或缺的结构材料。然而，玻璃的隔热性能差且在冲击下容易破碎，是大多数建筑物和交通工具中最薄弱的部件。因此，人们迫切需要开发具有综合性能的新型复合透明材料。

为了开发新型复合玻璃，该团队研究了受珍珠母启发的结构和剪切硬化材料的流变特性。天然珍珠母在准静态或低速冲击载荷下，可通过片式滑动机制来耗散能量。然而，随着冲击速度加快，仿珍珠母结构的抗冲击性能迅速降低。与之相反，SSG在冲击载荷下表现出与应变速率相关的增强效应，能够在高冲击速度下耗散大量的机械能。

为了结合仿珍珠母结构和剪切硬化材料的优势，该团队使用SSG构建了仿生复合玻璃。这种仿珍珠母SSG玻璃由两片1.4 mm厚的仿珍珠母玻璃面板和一块3.0 mm厚的SSG芯材组成。而这些面板由五片硼硅酸盐玻璃板和四片聚合物夹层组成，采用3D交错砖墙加灰泥式排列，模仿天然珍珠母的结构。将两个面板仔细对齐后，SSG芯材通过偶联剂粘附在面板上。

力学模拟分析表明，NSG中仿珍珠母玻璃面板的离面变形，可以进一步增强SSG芯材中的能量耗散。受益于仿珍珠母结构和SSG的协同能量耗散效应，NSG可以在更广泛的冲击速度范围内表现出优异的抗冲击能力。

此外，NSG还具有良好的隔热性能。以珍珠母为灵感的玻璃面板，凭借其独特的砖泥结构，可以有效减少表面热传导。此外，结合SSG芯材导热系数低的特点，明显改善了NSG的隔热性能。

与常用的大块玻璃相比，NSG在透明、轻量化、抗冲击、隔热等方面具有卓越的综合性能，为未来改进透明结构材料开辟了新途径。