剪切增稠胶又称剪切硬化胶、剪切变硬胶,是一种应变率相关的新型智能材料。黏度是流体基础物理量之一,是指液体受到剪切变形时发生的阻碍其变形的强度水平,剪切增稠是指流体黏度随着流体所受剪切速率增加而增长。
剪切增稠胶与剪切增稠液同属于剪切增稠材料。在自然状态下,剪切增稠材料具有典型的冷流特性,在高应变率冲击载荷下,剪切增稠材料的粘度、模量迅速增加,由柔性态极速转变为坚硬固态,且这种转变模式具有完全可逆性。
与硬质防弹材料相比,剪切增稠胶具有优异的可塑性、柔韧性和适应性,与剪切增稠液相比,剪切增稠胶具有更好的热稳定性和结构稳定性,实际应用更方便。根据新思界产业研究中心发布的《
2024-2028年中国剪切增稠胶(剪切硬化胶)行业市场供需现状及发展趋势预测报告》显示,基于其应变率相关特性,剪切增稠胶可作为柔性防护基体材料,应用在防护装备、航空航天、汽车安全、柔性显示、运动器械、道路设施、振动控制、可穿戴设备等领域。
国内外剪切增稠材料研究仍主要局限于剪切增稠液、剪切增稠胶两者上,我国相关研究单位有东华大学、四川大学、中国科学院力学研究所、苏州纳米所、中国科学技术大学等。随着研究深入,剪切增稠胶在基础理论、工程实际应用等方面研究也日益完善。
在防护装备领域,剪切增稠胶可用于制造柔性防弹衣、防弹玻璃、防弹装甲等;在汽车安全领域,剪切硬化胶科可制造车辆的撞击吸能部件,提高汽车安全性;在航天航空领域,剪切增稠胶可用于制造航天器、飞机的舱壁、翼尖、机身等结构件,提高其抗冲击性能;在振动控制领域,剪切增稠胶可用作阻尼器材料的内核。
聚硼硅氧烷类剪切增稠胶(PSSG)是常见的剪切增稠胶,聚硼硅氧烷是其主要配方。聚硼硅氧烷是一种基于硼-氧配位键的本征型室温自修复超分子材料,但其自诞生以来分子结构未改变,逐渐无法满足军事装备、先进电子等领域的极端应用需求。
新思界
行业分析人士表示,剪切增稠胶具有灵敏的应变率效应,是理想的柔性防护基体材料,在防护装备、振动控制、可穿戴设备、汽车安全等领域具有广阔应用前景。剪切增稠胶是目前抗冲击、防弹领域研究较多的材料之一,随着相关研究深入、技术突破,未来剪切增稠胶应用空间将进一步扩大。