來自加州理工學院、麻省理工學院和 ETH Zürich 的工程師近日開發出了一種由微小的碳支柱製成的納米結構材料，在防彈方面比目前主流的材料 Kevlar 更有效。

由加州理工學院材料科學家 Julia R. Greer 首創的納米結構材料具有在納米尺度上設計的結構，並表現出不尋常的、通常令人驚訝的特性——例如壓縮后，異常輕的陶瓷可以像海綿一樣彈回其原始形狀。

Greer 表示：「從這項工作中獲得的知識可以為超輕質抗衝擊材料提供設計原則，用於國防和太空應用所需的高效裝甲材料、保護塗層和防爆盾」。。 相關的研究發表在《Nature Materials》上。

這種材料比人的頭髮還細，由相互連接的十四面體組成，這些四面體由在極熱條件下形成的碳支柱（稱為熱解碳）製成。 四面體是具有14個面的結構：六個有四個邊，八個有八個邊。 它們也被稱為「開爾文電池」（Kelvin cells），因為在 1887 年，開爾文勳爵（物理學家威廉湯姆森，第一代開爾文男爵，為了紀念他，我們以」開爾文”為單位聲明了絕對溫度）建議它們是填充空洞的最佳形狀具有相同大小物體的三維空間，使用最小的表面積。

為了製備這種包含層層堆疊的鏤空十四面體的三維納米結構碳材料，作者先使用雙光子光刻技術將預先設計好的交聯聚合物進行圖案化，然後在真空烘箱中加熱至 900 °C，聚合物材料熱解碳化得到最終產品。

熱解碳材料通常是易碎的，但是十四面體的納米結構賦予了這種材料抵抗衝擊的性能。 研究者製備了兩種不同密度的樣品，每種樣品各自由 13500 個十四面體單元組成，每個結構單元尺寸保持為 2.5±0.2 μ m， 熱解碳柱直徑分別為 370±40 nm 和 530±40 nm， 填充分數（相對密度）分別為約 14% 和約 23%。