近期,江南大學紡織科學與工程學院/針織技術教育部工程研究中心研究團隊實現了以蛇皮為靈感的鱗片織物結構防護材料的大規模制備。研究提出的復合鱗片織物由柔軟的織物底層和相互重疊的片狀化硬質殼層鱗片共同組成,克服了輕質高強與柔軟舒適這對天然矛盾,實現了防護材料的長時間舒適性穿著,這有望為未來材料結構創新設計提供啟示,并為個人防護裝備在各個工業領域的發展提供巨大的實質性優勢。
相關成果闡述了利用仿生學原理制備了柔性鱗片結構織物及其復合材料并闡述其在抵御鋒利刀具穿刺時的防護機制。封面創意取自中國民間故事“木蘭從軍”。木蘭身披新型輕質、柔性、防護性兼備的鱗片狀針織物柔性復合材料所制成盔甲,在戰場上無懼明刀暗箭,所向披靡。該封面圖融合了仿生設計原則、結構工藝設計與功能性提升三個層面,直觀地揭示了如何通過仿生學原理及新型技術手段提高織物的防刺效果,展現了雙層鱗片在穿刺過程中抵抗穿刺力的作用及柔性復合鱗片的應變強化行為,明確了仿生鱗片結構復合材料的防刺機理,體現了該類新型鱗片結構織物在防刺技術領域中的重要性與廣泛的應用潛力,同時為解決現有防刺服裝中存在的多層堆疊和柔韌性不足的挑戰提供了可行性方案。通過該封面,寓傳統文化和中國風元素于科學論文中,實現科學、藝術、傳統文化的交叉融合,彰顯“文化自信”。
暴力或恐怖襲擊事件對民眾,尤其是對執法和安全保障人員的生命安全構成極大威脅。數據顯示,相較于槍械,利器如刀具更常見于這類事件,進而導致對有效防刺裝備需求的增長。
天然皮革盔甲通常采用鱗片狀結構,這種結構為柔性曲面提供了出色的保護性能和靈活性,在開發防刺性與舒適度兼備的高性能防護材料方面具有巨大的發展潛力。基于生物鱗片的靈活性與防護性特征,實現硬質鱗片結構與柔性基材的有效集成,從而達到材料的剛柔并濟效果依舊是未能解決的研究重點。