Kevlar和Twaron的保護(hù)性能來(lái)自于它們的分子結(jié)構(gòu)，而改變這種結(jié)構(gòu)就會(huì)改變它們的有效作用。對(duì)于機(jī)械打擊，如防彈背心，材料會(huì)呈現(xiàn)出高度有序的結(jié)構(gòu)，從而使其能夠重新分配受力。保溫材料具有更多的多孔結(jié)構(gòu)，可以最大限度地減少通過(guò)的熱量。

    通常情況下，由于材料的基本特性，設(shè)計(jì)用于保護(hù)肢體免受極端溫度和伴隨爆炸的致命彈丸的設(shè)備一直很困難。強(qiáng)度足以抵御彈道威脅的材料無(wú)法抵御極端溫度，反之亦然。結(jié)果，當(dāng)今的大部分防護(hù)裝備是由多層不同的材料組成的，導(dǎo)致裝備又笨又沉，如果戴在手臂和腿上，將嚴(yán)重限制士兵的行動(dòng)能力?，F(xiàn)在研究人員開(kāi)始將兩種類型的材料合二為一。

    "我們的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種多功能材料，能夠保護(hù)在極端環(huán)境中工作的人，如宇航員、消防員或士兵。"該研究的第一作者Grant Gonzalez說(shuō)。為此，研究人員通過(guò)一種叫做浸泡式旋轉(zhuǎn)噴射紡絲（iRJS）的工藝，將兩種分子結(jié)構(gòu)類型——高度有序而又多孔——結(jié)合到一種材料中。工藝基本原理是：在離心機(jī)旋轉(zhuǎn)作用下，液態(tài)聚合物溶液被迫通過(guò)裝置上的一個(gè)小孔流出，形成長(zhǎng)長(zhǎng)的聚合物鏈。隨后聚合物撞入并凝固在離心機(jī)壁上的液浴中，生成納米纖維。

    研究人員能夠調(diào)整起始聚合物液體的粘度，使生成的納米纖維具有所需的特性。最后，他們能夠生產(chǎn)出有一定長(zhǎng)度、排列整齊的納米纖維片，它們之間有很多孔隙。下一步，他們必須測(cè)試納米纖維片是否真的在抵御彈道沖擊和隔熱方面都有保護(hù)作用。在對(duì)堆疊片材進(jìn)行彈丸射擊測(cè)試中，研究小組發(fā)現(xiàn)，新材料和普通的Twaron編織材料一樣耐用。

 

    在熱測(cè)試中，研究人員發(fā)現(xiàn)新材料的隔熱性能比商用Twaron和Kevlar好20倍左右。使用目前的設(shè)置，該團(tuán)隊(duì)可以在10分鐘左右的時(shí)間內(nèi)紡出尺寸約為10×30厘米的薄片，但如果擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，這可能會(huì)得到改善。

   “雖然還有改進(jìn)的余地，但我們已經(jīng)突破了可能的界限，并開(kāi)始向這種多功能材料領(lǐng)域發(fā)展，”Gonzalez說(shuō)。