是ACF實驗室創始人王博偉院士通過模仿關節軟骨的功能與構造，在仿生、力學、化學、超材料等跨學科基礎上，經6年12000餘次的試驗，在2011年所發明的一種仿生吸能材料。該材料可吸收90%以上的衝擊能量，瞬間將動能轉為不明顯的熱能，保護人體和貴重物品不受衝擊力的傷害。
它的套用範圍非常廣泛，如運動、醫療、汽車、航空航天、軍工、建築、機器人等領域。
基本介紹
- 中文名：ACF人工軟骨仿生吸能材料
- 外文名：Artificial Cartilage Foam，ACF
- 所屬學科：仿生、力學、化學、數學等
- 別名：人工軟骨仿生超材料 、ACF材料
定義,原理,特點,套用,
定義
是ACF實驗室創始人王博偉院士通過模仿關節軟骨的功能與構造，在力學、化學、仿生、超材料等跨學科基礎上，經6年12000餘次的試驗，所發明的一種仿生吸能材料。該材料可吸收90%以上的衝擊能量，瞬間將動能轉為不明顯的熱能，保護人體和貴重物品不受衝擊力的傷害。是全球最高衝擊防護等級的緩衝吸能材料，技術保持領先位置。
具體來說，它是一類典型的軟基體混合胞孔材料，同時也是基於人體膝關節軟骨的功能和結構設計的一種三維超微結構的仿生超材料，材料內部存在著微米級的孔洞，且孔洞間有一定的連通，孔洞表面分布著溝壑狀的凸起，這些高度均在納米高度。總之，ACF材料是一種具有微納米結構的軟基體混合胞孔材料。
原理
ACF材料基於仿生學的原理，在仿生、力學、化學、數學等跨學科的基礎上研發而成，是通過對材料內分子結構的設計，基礎材料篩選，原材料改性，配方和工藝最佳化的方式，控制材料的密度硬度、拉力、回彈時間、孔隙結構，使其在受到外力衝擊的情況下材料內部通過滯回變形(如摩擦、彎曲或扭轉、彈塑性)來分散或吸收衝擊過程所產生的能量，實現儘可能減小衝擊力的目的。
特點
- 吸能性能優異，可抵抗多次衝擊。ACF仿生吸能材料雖然模仿人體關節軟骨構造，但優於軟骨吸能緩衝優勢，更優於傳統材料的性能。根據專業評估，在同等吸能條件下，ACF厚度是其他材料的1/3甚至1/5，性能提升3倍-5倍，吸能性能達到了驚人的97.8%。此外，對比2023年能找到的國內、外各種緩衝材料：包括但不限於乳膠、橡膠、回力、EVA、SBR、EPS、XRD、D3O、OrthoLite、poron等，ACF均具有碾壓式的技術優勢。
- 降低振動幅度，減震降噪。ACF材料在航天航空、家電、工業精密儀器等領域中發揮重要作用，可以降低機器振動幅度，起到良好的減震降噪作用。
套用
作為一種多尺度的微納米結構功能材料，ACF材料的套用範圍非常廣泛，如運動、醫療、汽車、航空航天、軍工、建築、機器人等領域，只要涉及衝擊防護、緩衝減震，ACF材料都能發揮作用。在ACF材料的基礎上先後開發了減震鞋墊、運動防護褲、防護減震襪、運動護膝等產品，也吸引了不少頭盔、汽車配件等廠家的合作。其帶頭研發出的仿生材料、防護護具被套用到了北京冬奧會冰雪項目上，為科技冬奧提供了有力的保障。
具體套用場景：人體衝擊保護，如鞋、頭盔、護具、防護服、防彈衣；汽車防撞，如保險槓、防撞梁、座椅等等；高鐵、飛機、航空器緩衝吸能；貴重物品保護，如手機電腦防跌落、無人機機器人減震；其他如軍警訓練、體育運動、醫療矯正、防爆防彈等等。
人工軟骨仿生超材料及其防護產品
ACF材料可以技術賦能下游企業，通過專利授權和技術授權，幫助下游企業提升產品性能，實現品牌價值提升。
2023年5月，ACF材料發明人王博偉在接受南方+記者採訪分享獲評佛山zui美科技工作者後一年的科研成果時表示，對於未來，會繼續深化用人工軟骨的原理、仿生吸能的技術來解決衝擊防護的問題。同時，將ACF實驗室打造為一個打通基礎研究、套用研究、成果轉化、產品化、產業化、資本化的新型研創機構和新型科創平台，支持下游不同領域企業做產業升級。
ACF實驗室創始人、ACF材料發明人王博偉
