外形的輕量與纖薄，是下一代裝甲材料的兩大理想特性。在藉鑑了海螺、動物鱗片、以及微調泡沫的靈感之後，麻省理工學院的材料科學家們，又展示了他們使用先進納米工程製造的一種新型裝甲材料，且據說性能優於凱夫拉縴維和鋼材料。出人意料的是，這種具有光明前景的新材料，竟然起源於一種光敏樹脂。

基於納米碳柱結構的新型裝甲材料（來自：MIT）

通過激光處理以形成由重複的微觀支柱組成的晶格結構，然後將這種材料置於高溫真空室，以將聚合物轉化為超輕碳。據說研究人員的靈感，來自於專為吸收衝擊而設計的特殊泡沫的啟發。

研究主要作者Carlos Portela 表示：“此前我們已經在節能建築用的泡沫材料中見過它的身影，儘管常見的碳材料很脆，但納米結構中的小尺寸支柱排列，又讓它形成了類似橡膠的彎曲主導結構”。

新材料可吸收粒子“砲彈”衝擊，而不是讓它們在衝擊過程中碎裂。

研究團隊發現，這種晶格材料的特性，能夠通過微調其結構來改變。比如碳支柱的不同排列，就賦予了它們不同的特性。

雖然這是納米級結構材料的一種共同特徵，但MIT 團隊使用了一種有趣的方法，來研究其在現實條件下的特定影響。

高速攝像機拍攝下的微粒對納米結構材料的衝擊影響- 1

Carlos Portela 表示：“我們只知道它們在緩慢形變狀態下的反應，但諸多實際用途都被假定幾乎沒有給你緩衝以應對的時間”。

撞擊實驗設計在一側塗有金膜和氧化矽顆粒的載玻片，然後將超快激光照射到載玻片上，等待等離子體或快速膨脹氣體的產生，從而將粒子從表面推向目標。

高速攝像機拍攝下的微粒對納米結構材料的衝擊影響- 2

調節激光功率，反過來也會影響彈射的速度，以便科學家們能夠在針對新裝甲材料的潛力研究中，開展基於不同速度的一系列試驗。

期間嘗試了以每秒40 ~ 1100 米（89 ~ 2460 英里/ 小時）的速度發射粒子，因而必須動用高速攝像機來捕捉超音速狀況下的撞擊事件。

MIT 團隊通過測試得出了一種可吸收粒子拋射物的先進材料

研究團隊還用不同厚度的碳柱展開了一系列測試，以找到最佳的設計方案。比如通過將顆粒嵌入於材料中，而不是硬碰硬地撕裂它。

Carlos Portela 解釋稱：“我們證明了這種材料可吸收大量能量，因其在納米尺度上的衝擊壓實機制，與完全緻密且整體的非納米結構材料相比有更顯著的優勢”。

新材料比人類頭髮絲還要纖細

在對這種比人類頭髮絲直徑還要纖細的材料進行深入分析後，研究人員發現它能夠比同等重量的鋼、鋁、甚至凱夫拉縴維，都更加有效地吸收衝擊。

展望未來，這項技術有望運用到國防與航天等領域的超輕質抗衝擊裝甲或防護塗層上，以及推動新型防爆盾的設計研發。感興趣的朋友，可移步至《自然材料》期刊以查看全文。