可经受超音速撞击的蛋白质材料问世

有助开发下一代防弹装甲、研究太空高速碰撞问题

科技日报北京12月18日电 （记者张梦然）英国肯特大学团队创造了一种新的减震材料并获得了专利，这种材料可彻底改变国防和行星科学领域。这种新型的基于蛋白质的材料家族被命名为踝蛋白冲击吸收材料（TSAM），代表了已知的第一个能够吸收超音速射弹冲击力的合成生物学材料，为开发下一代防弹装甲和弹丸捕获材料打开了大门，从而能够研究太空和高层大气中的超高速撞击。该研究发表在最近的bioRxiv预印本网站上。

研究人员解释说，对细胞天然减震器踝蛋白（Talin）的研究表明，该分子包含一系列二元开关结构域，这些结构域在张力下打开，并在张力下降后再次折叠。这种对力的反应使踝蛋白具有分子减震特性，保护人体细胞免受较大力量的影响。将踝蛋白聚合成TSAM时，踝蛋白单体的减震特性赋予了材料令人难以置信的性能。

研究团队展示了TSAM的实际应用，这种水凝胶材料经受住了1.5公里/秒的超音速撞击，这要比太空粒子撞击自然和人造物体的速度（通常大于1公里/秒）以及枪口速度（通常在0.4—1.0公里/秒间）都要快。该团队还发现TSAM不仅可吸收玄武岩颗粒（直径约60微米）和较大的铝弹片的冲击，还可在冲击后保存这些颗粒和碎片。

目前的防弹衣通常由陶瓷面和纤维增强复合材料组成，这种材料既笨重又不方便。虽然这种装甲可有效阻挡子弹和弹片，但无法阻挡可能导致装甲后方钝伤的动能。此外，这种形式的装甲在撞击后通常会受到不可逆转的损坏，因为结构完整性受损会阻止进一步使用。

如果将TSAM结合到新的装甲设计中，或可成为这些传统技术的替代品，提供更轻、更耐用的装甲，保护穿戴者免受更广泛的伤害，包括由冲击引起的损害。

TSAM在撞击后捕获和保存射弹的能力也使其适用于航空航天领域，该领域需要能量耗散材料来有效收集空间碎片、空间尘埃和微流星体以供进一步研究。捕获的射弹有助于设计航空航天设备，提高宇航员的安全性和昂贵的航空航天设备的使用寿命。