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莱斯大学创造的管状聚合物结构比右下角的聚合物参考立方体更能应对子弹的冲击。子弹停留在大约第二层管状结构中，在这一层之外没有观察到明显的结构损伤。以同样速度发射的子弹会使整个参考立方体产生裂纹。来源:Jeff Fitlow/Rice University
理论上的微管激发超硬聚合物:Rice大学印刷的样品充满孔，但比固体材料更好地阻止子弹。
一种充满孔洞的轻质材料几乎和钻石一样坚硬。飞驰的子弹留下的凹痕证明了这一点。
莱斯大学布朗工程学院的研究人员和他们的同事正在测试基于管烷的聚合物，管烷是交联碳纳米管的理论结构，预计具有非凡的强度。天富平台登录
他们以每秒5.8公里(21,000公里/小时或13,000英里/小时)的速度向有图案的固体立方体发射炮弹，结果令人印象深刻。对于有图案的立方体，子弹被卡在结构的第二层，而在实体块中，裂纹传播到整个结构。
莱斯实验室的材料科学家Pulickel Ajayan发现，管烷可以被模拟成放大的3d打印聚合物块，证明它比同样的无孔材料更能使炮弹偏转。岩块还具有高度可压缩性，不会破裂。
由于细节很小，这一发现可能导致印刷结构的任何大小与可调的机械性能。
1993年，达拉斯德克萨斯大学的化学家Ray Baughman和巴西坎皮纳斯州立大学的物理学家Douglas Galvao预测了管状烷，他们都是这篇新论文的共同主要研究者。管烷本身还没有被制造出来，但是它们的聚合物兄弟可能是下一个最好的东西。天富平台登录
子弹冲击理论管烷结构
莱斯大学基于理论管状烷结构制造的材料比底部的聚合物参考立方体更能应对子弹的冲击。子弹停留在大约第二层管状结构中，在这一层之外没有观察到明显的结构损伤。以同样速度发射的子弹会使整个参考立方体产生裂纹。来源:Jeff Fitlow/Rice University
莱斯大学的研究生、论文的第一作者Seyed Mohammad Sajadi和他的同事们用电脑模拟了各种管柱块，将设计打印成大尺度聚合物，并让它们承受毁灭性的力量和高速子弹。在阻止子弹方面，最好的材料比用相同材料制成的固体块要好10倍。
赖斯团队以每秒5.8公里的速度向有图案的固体立方体发射炮弹。萨贾迪说，结果令人印象深刻。“子弹卡在建筑物的第二层，”他说。“但在固体块中，裂缝传播到整个结构。”
Sajadi说，实验室出版社的测试显示了多孔聚合物晶格是如何让管状烷块自行坍塌而不开裂的。
两年前，Ajayan小组将schwarzites的理论模型转化为3d打印块时，也做出了类似的结构。但萨阿迪说，这项新工作是向材料科学家所认为的“圣杯”迈进了一步。
“有很多理论系统是人们无法综合的，”他说。“它们仍然不切实际，难以捉摸。但使用3D打印技术，我们仍然可以利用预测的机械性能，因为它们是拓扑结构的结果，而不是尺寸。”
Seyed Mohammad Sajadi，莱斯大学
莱斯大学的研究生Seyed Mohammad Sajadi和他的同事们用电脑模拟了管状烷块，把设计打印成大尺寸的聚合物，并让它们承受毁灭性的力量和高速子弹。来源:Jeff Fitlow/Rice University
Sajadi说，由金属、陶瓷和聚合物组成的管状结构只受打印机尺寸的限制。他说，优化晶格设计可以为民用、航空、汽车、运动、包装和生物医学应用提供更好的材料。
“这些结构的独特特性来自于它们复杂的拓扑结构，这与规模无关，”该项目的联合首席研究员、现为印度理工学院Kharagpur助理教授的赖斯校友Chandra Sekhar Tiwary说。拓扑控制加强或提高承重能力对其他结构设计也很有用。
该研究的发起人之一、沙特阿美服务公司的Peter Boul和Carl Thaemlitz表示，管状烷结构的潜在应用领域跨越了许多行业，但石油和天然气行业将发现管状烷结构作为坚固耐用的钻井材料尤其有价值。这些材料必须能够承受冲击，特别是在水力压裂中，因为水力压裂会将标准水泥搓碎。
