材料的微觀結構對其吸收衝擊的能力發揮著巨大的作用。現在美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LANL）的研究人員發現了一種特別好用的結構。該團隊3D列印了立方體，立方體內部有分形空隙，這可能是頭盔、盔甲和其他防護用品中新材料的有用結構。

需要抗震的材料通常在結構上有空隙，以幫助消散衝擊波。但這些結構的具體形狀仍在實驗中，研究人員正在測試“奈米泡沫”、人字形、蜂窩和微晶格局等。對於這項新研究，LANL的研究人員調查了分形。這些錯綜複雜的圖案由在越來越小的尺度上重複的結構組成，在這種情況下，這意味著具有中空孔洞的立方體點綴其中。

該團隊3D列印了刻有分形空洞的塑膠立方體，其細節程度各不相同。然後，他們以大約670英里/小時(1078公里/小時)的速度向它們發射衝擊器，測試每種設計的抗衝擊能力。研究人員發現，結構越複雜的立方體，其消散衝擊波的能力越強。其中一些立方體比相同材料製成的實心立方體的工作效果好5倍之多。

研究小組表示，這種分形空隙立方體的結構可以為車輛、頭盔、防彈衣以及其他可能需要抵禦衝擊波的東西提供新的保護材料。

儘管如此，研究人員承認，目前的設計不一定是最有效的。接下來，該團隊正在藉助最佳化演算法研究其他空隙形狀和結構。

“這項工作的目標是操縱衝擊波產生的波浪相互作用，”該研究的主要作者Dana Dattelbaum說。“如何做到這一點的指導原則還沒有得到很好的定義，當然與加成製造材料的機械變形相比，更不可能。我們正在定義這些原則，由於先進的、中尺度的製造和設計。”

該研究將發表在《AIP Advances》雜誌上。