氢气导致金属脆裂问题有望解决

      据美国物理学家组织网近日报道，氢气被认为是未来燃料，然而这种最轻的化学元素能让机动车引擎上的金属变脆，导致汽车组件突发性故障甚至断裂。德国一家研究院的科学家正在借助最新的特种实验室，进行一项氢致脆裂的研究，旨在寻找能和氢相适应的材料及制造工序。

　　氢气会使钢铁、铝和镁这些通用金属变脆，延展性降低，耐久性变差，导致汽车零件的突发性失灵。除了燃料箱本身、燃料电池部分，普通元件如滚珠轴承也会受影响。这些不仅在汽车中发生，几乎所有的工业机械中都会发生。氢气遍布在汽车的原材料和制造工序中，不仅仅是用来装满燃料箱。氢气通过腐蚀、镀铬、焊接、打磨、压制等过程，渗透到金属晶格中，结果导致材料毫无警示地断裂开，只好花费巨大财力重新修复。

　　领导该研究的德国研究员尼考拉斯·韦恩瑟说：“在工业领域，元件必须能承受温度压力、机械压力和氢气。在新的特种实验室中，我们提供了必要的分析程序。我们正在研究氢气在金属中的运动、速率及其在材料中累积的关键点。”

　　研究人员通过热处理的方法，不断加热样本，同时释放并测试氢气的活动。通过特殊的张力测试设备，确定氢气在金属中的行为和通过金属的速率，当张力增加时，能实时测定氢气的承载力和穿透力，氢气对材料的压力以及材料的抵抗性能。

　　研究人员还加入了原子和有限元（FEM）模拟，在原子和宏观的层面观察氢气和金属之间的相互反应。将这些测试结果输入计算机，就能实时算出金属的氢气脆变程度。

　　研究人员伍尔夫·派夫博士表示，结合特种实验室测试和模拟工具，有些对于氢气是可适应的材料已经发现，制造工序也能被改良。

英国研制出液体防弹衣：被击中即变硬

     

     据国外媒体报道，英国科学家利用被戏称为“防弹奶蛋糊”的物质，已经制成一种液体防护衣，这种防护衣在受压后会自动变硬，吸收撞击在它表面的弹片产生的冲击力。

　　研究人员把他们推导出来的一个秘密化学公式与传统的凯芙拉纤维结合，制成这种“超级护甲”。当这种衣物的粘性物质与传统的凯芙拉纤维粘贴在一起，可以吸收子弹产生的冲击力，并通过变稠，对撞击做出反应。他们希望利用这种物质，为前线的士兵制作更轻、韧性更好和更有效的防护背心。

　　专家之所以会将这种液体称作“防弹奶蛋糊”，是因为它的分子的结合方式和“变稠”方式，跟搅拌中的甜点奶蛋糊一样。英国布里斯托尔国防航空业巨头BAE系统公司的一个科学家小组开发出这项创新技术。

　　BAE系统公司设计和材料工艺学业务拓展部负责人斯图尔特·佩尼说：“当它受到冲击时，组成这种材料的分子的结合方式，跟奶蛋糊类似。用汤匙搅动奶蛋糊的例子，是这项技术的最好解释。汤匙搅奶蛋糊时，会感觉汤匙受到了阻力。当液体防护衣里的液体成分结合在一起时，你会感到明显的阻力。你搅拌的越快，奶蛋糊变得就越硬，因此当子弹高速撞上该材料时，它会迅速变硬，吸收撞击产生的冲击力。”

　　该技术利用STF抗剪稠密液体(当受到外压时，分子会紧紧结合在一起)和凯芙拉纤维等增强材料。现在的军用防弹衣非常厚重，限制了士兵的灵敏性，这会给阿富汗等战争地区带来很大不便。而这种新型液体防弹衣需要的材料更少，这意味着防弹衣会更薄、更轻，因此可以用它包裹更大范围的身体，而且士兵的灵活性不会受到太大干扰。

　　该技术与传统的凯芙拉纤维防弹衣结合，会增强士兵作战的灵活性，并使防弹衣的厚度减少多达45%。测试过程中，科学家以每秒300多米的速度向两种材料发射滚珠——一种是31层厚的未经处理的凯芙拉纤维，另一种是10层凯芙拉纤维与抗剪稠密液体的结合物。佩尼说：“与这种液体结合的凯芙拉纤维的反应更快，而且撞击点的深度更浅一些。传统防弹衣是用很多层常规的凯芙拉纤维制成，非常厚重，会对士兵的行动产生干扰，使他们更易疲劳。”

　　液体防护衣里的液体与凯芙拉纤维结合后，它会对滚珠的运动产生干扰，分散了物体表面受到的冲击力。专家希望这项研究成果也可以应用到其他的防护用品上。佩尼说：“除了增强防护衣的保护效果外，这种新型材料或许还能为警方和救护人员提供保护。” (孝文)