武侠片子里每每显露轻功“水上漂”的场景，拥有此功法的人正在水面上奔驰，如履平地。而正在实际中，正在水上奔驰却很难告终。那么有什么门径能告终“水上漂”吗？

　　上图中是一片面正在装满淀粉糊（淀粉与水的羼杂液体）中奔驰的疾照。当站正在液体上面时，人会像重入水中相同重入个中；但当人迅疾奔驰时，践踏处会倏得变得如固体相同坚硬，撑持住人体的重量；当脚步分开时，践踏的地方又从头变回液体，云云往来，从而轻松告终“水上漂”。

　　那么什么长短牛顿流体，它为何有云云奇特的才略？单纯地说，非牛顿流体是一类流体的总称，寰宇上除了牛顿流体就长短牛顿流体，水、气氛等都属于牛顿流体，它们的特征是粘度是褂讪的，正式一点说法是其剪应力与剪切应变率之间是线性相干；而像牛奶、沥青以及淀粉糊等都属于非牛顿流体，它们的特征是剪应力与剪切应变率之间呈非线性相干，也即是粘度是转化的。

　　但并不是全盘的非牛顿流体都能告终“水上漂”。非牛顿流体里有一类“迥殊的存正在”，它们遇强则强、遇弱则弱，当受到表界击打、攻击的时刻，会变得“坚定”起来，显露出很强的抵御力，乃至会变得像固体相同坚硬；而当表界的擊打、攻擊沒落或者輕輕觸碰的時刻，它們又形成了流體，國際大將這類非牛頓流體質料稱爲“剪切增稠液體”，英文名稱叫做STF（shear thickening fluid），澱粉糊即是屬于非牛頓流體中的剪切增稠流體。

　　運用剪切增稠個性能夠造成柔性防彈衣，這種擁有科幻感的“液體盔甲”不光能夠像守舊硬質防彈衣防彈相同防彈，還治服了守舊防彈衣堅硬、艱巨的特征，通常穿著暢疾柔嫩，一朝受到槍彈攻擊時，著彈位子相近會登時主動實行深化，當攻擊沒落，深化部位從頭變爲液體。當然，與防彈衣團結的剪切增稠流體斷定不是澱粉糊，這是由于澱粉糊本身易腐、易變性、增稠才略較弱且性狀擔心甯。專業範疇日常采用的剪切增稠液體是采用二氧化矽微顆粒聚集正在會集物溶液中釀成的懸浮液。2003年，美國特拉華大學Wagner教學頭領的課題組開創性地將STF浸入芳綸Kevlar纖維織物中從而開墾出一種新的防彈複合質料並造備出STF鞏固的防彈衣，軟體防彈衣越來越受到體貼。正在國內，中國科學院力學磋議所、中國科學技巧大學以及北京理工大學等單元關于剪切增稠質料的磋議也得到了大批的成就。中國科學院力學磋議所團隊于2018年正在國際期刊Smart Materials and Structures上宣告作品指出，剪切增稠液體關于攻擊及其後續的振動擁有奇特的智能效應，具備物理濾波器的效用，不妨對正在高速攻擊下的電子器件起到很好的扞衛功用。從微觀機理上講，剪切增稠液體正在擔當攻擊力的時刻，輕細的二氧化矽顆粒會聚正在沿道“抱團取暖”，釀成團簇效應，粘度快速上升，從而得回巨大的抵禦力。但從素質上來說，這中央産生的是一種物理的轉化。然而，這種基于顆粒編造的液態防彈衣存正在一個對照大的缺陷，即是正在長工夫睡覺後個中顆粒物質會産生結塊變性，下降防彈惡果，于是並沒有被大周圍配發。

　　另有一類質料正在擔當攻擊載荷時會産生化學鍵轉化的質料，叫做“剪切硬化膠”，與STF比擬，剪切硬化膠不光顯露出優異的柔韌性和抗攻擊性，況且還擁有比STF更爲優異的熱安甯性和可塑性（滾動性較弱），現實行使更爲輕易。正在天然狀況或低速攻擊下，剪切硬化膠處于廢弛、柔嫩的粘流態，顯露出優異的柔韌性。跟著表部攻擊載荷（或頻率）的增大，剪切硬化膠不妨産生從粘流態到高弹态，乃至玻璃态的相变，宏观手脚显露为模量的快速增大，因此不妨更好的抵御攻击变形并摄取攻击能量。当攻击载荷没落后，剪切硬化胶不光不妨收复至最初的粘流态，况且还能正在断裂决裂后从头粘结，显露出优异的自修复个性。

　　剪切硬化胶国际上对照通行的配方是采用一类会集物质料——聚硼硅氧烷，好似于糊口中常见的橡皮泥。依托微观层面的硼原子与氧原子组成的硼氧键的断裂速率迟滞效应，正在天然状况下极度柔嫩，而正在担当攻击时，硼氧键会供应极度强的抵御力，况且攻击载荷越强，抵御力越大。

　　英国工程师Richard于1999年发了解“遇软则软，遇硬则硬”的D3O质料就属于剪切硬化胶编造的抗攻击质料，正在常态下很柔嫩且拥有弹性，一朝遭遇高速的攻击或挤压，分子链立即彼此锁定，质料变得坚硬从而打发表力。当表力没落后，质料会收复到最初的柔性态。因为其特殊的抗攻击机能和优异的柔韧性，D3O仍旧被平凡用于攻击防护范畴。由D3O质料造成的护具比守旧护具更为轻盈，而且与防护部位贴合感更好，是一种能够将自正在勾当与碰撞回击扞卫团结正在沿道的理念质料。然而，正在低温处境下，D3O质料容易硬化，其畅疾性和攻击防护机能会大幅下降，从而告急影响人体的防护效率。

　　别的，一种基于微组织的单聚集空心微球也呈现出较好攻击深化个性。其根基道理即是让攻击源与被扞卫物体之间酿成空心层，大幅衰减攻击波的强度。这类质料日常采用滤液合成法等门径来合成单聚集的成效性纳米/微米会集物微球，造备的会集物颗粒粒径正在数百纳米到数微米之间，微球表貌可带有差异成效基团。

　　能够看到，这类拥有剪切增稠效应或者攻击硬化效应质料有许多种，有颗粒悬浮液，有会集物质料，有微球组织。这些质料施展剪切增稠功用或者攻击硬化功用的基团有的正在颗粒层面，有的正在分子，有的正在原子层面，也有的依托微组织个性。但全盘上述质料有一个联合的特征，即是日常不行孤单举动工程质料利用，都须要与其他质料实行有机团结，才不妨正在最大水平上施展其抗攻击个性。换句话说，影响这类质料工程化的最重要瓶颈即是怎样有用的提取这类质料中的有用抗攻击组分，并与现有的工程质料实行有机注入，酿成全新的抗攻击工程质料。

　　中国科学院力学磋议所团队革新性提出柔性智能抗攻击质料因子这一观念，英文名FIAM（FlexibleIntelligentAnti-impactMaterial），简称FIAM因子，是指上述这一类正在介观-微观标准具备应变率巩固特质，并能够通过微组织、分子和原子等差异层面与守旧工程质料团结，正在褂讪革质料初始性状的要求下，提拔对表部攻击载荷的智能呼应才略的成效性单位。

　　咱们能够把这一流程叫做FIAM因子定向赋能的工艺，其根基流程是对多种上述攻击巩固质料中具备智能抗攻击的有用组分实行提取酿成备选因子，再按照差异的攻击要求（枪弹攻击、人体摔倒、屏幕攻击等攻击要求拥有很大的区别）实行反向安排，挑选吻合央求的因子注入到守旧质料当中，酿成兼具牢靠性和抗攻击机能的新型防护质料。

　　FIAM因子品种繁多，依据物理状况差异，能够分为溶液型、凝胶型和固态型；依据物化个性的差异，FIAM因子能够分为水性和油性；依据透光度的差异，FIAM因子能够分为高透型、半透型，而从行使场景上又可分为光学质料因子、橡胶质料因子及泡沫质料因子等。

　　中国科学院力学磋议所团队正在国际上正在2021岁首次验证了剪切增稠胶体质料正在下降防弹衣弹击后钝性侵犯拥有明明恶果。之后通过2年的攻合，获胜的从剪切增稠胶体中提取出FIAM-S03因子抗攻击因子，并获胜将其注入到EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）质料当中酿成奇特的抗攻击胞元组织，但正在宏观上所有褂讪革守旧EVA的根基物性。运用这种质料并辅帮“刚柔并济”的多层复合组织，可大幅下降枪弹攻击对诸如心脏等人体器官形成的钝性侵犯，告终了柔性智能抗攻击防护技巧的革新性改变。

　　FIAM因子正在军事范畴不光能够用于防弹衣的研造，还能够用于进步军用电子元器件的抗振机能等方面，中国科学院力学磋议所团队研发出FIAM-G06智能抗攻击因子，对EP（环氧树脂）质料实行赋能安排，正在国防某庞大专项帮帮下，酿成了超强振动逼迫个性的IMECAM智能柔性电子灌封胶，合连成就得回巨头机构的专业检测和认证。结果证实，IMECAM智能柔性电子灌封胶拥有极度优异的抗攻击振动机能，最高能将电子元器件攻击信噪比提拔20倍。该产物仍旧获胜行使正在多款导弹、火箭等枢纽电子器件的防护组织上，告终庞大技巧成就商场化转化。

　　FIAM因子还可下重到民用范畴，赋能动力电池、运动健身及柔性显示等范畴。最新的尝试结果证实，采用FIAM因子注入技巧酿成的灌封胶编造，不妨提拔电动汽车底盘的抗撞击机能，从而有用下降汽车碰撞时电池受损的概率，提拔整车安好性。

　　面向运动健身范畴，合用于低攻击处境的FIAM-S04因子，注入守旧的TPE（热塑性弹性体）质料当中，酿成了一款集畅疾、柔嫩、回弹、静音于一体的新型瑜ISHELTER伽垫产物。测试结果证实，这种瑜伽垫不妨明显下降正在实行大幅瑜伽举措时对膝部、肘部形成的压力，从而有用避免对人体合节酿成的怠倦毁伤。该产物连绵两年上岸亚洲最大的户表展——ISPO 运动用品与时尚展，受到瑜伽喜好者的平凡好评。

　　现阶段，FIAM因子赋能技巧仍旧延长到柔性显式范畴。OLED柔性显示模组抗攻击机能弱向来是限造柔性显示器件局势限行使的一个枢纽题目，而正在改良显示组件抗攻击机能方面面对着亘古未有的寻事——既要提拔抗攻击机能，也要确保质料的高透光度。FIAM因子注入到显示模组的各层质料当中不妨按照行使需乞降力学场景，满意差异的光学和防护等机能需求，将大幅提拔显示组件抗攻击机能，拥有灼烁的行使远景。

　　从“水上漂”的“淀粉糊”，再到“液体盔甲”的柔性防弹衣，剪切增稠质料向来是近年来国表里磋议前沿热门之一，国表里通过永远的磋议，得回了大批体味和成就。而正在工程化方面，我国仍旧具有粉末、固态和液态多种样子的FIAM因子，针对差异行使场景行使正在席卷防弹衣正在内的灌封胶、动力电池、柔性显示模组、运动康健等平凡范畴。