中国科学院中国科学技术大学倪勇教授和何令辉教授领导的研究团队开发出一种结合珍珠母结构和剪切硬化的新型复合玻璃凝胶(SSG)材料，在保持透明度的同时表现出优异的隔热性和抗冲击性。他们的工作发表在《先进材料》上。

大块玻璃是人们日常生活中不可缺少的结构材料。然而，玻璃的隔热性能较差，在冲击下容易破裂，使其成为大多数建筑物和运输车辆中最薄弱的部件。迫切需要开发具有综合性能的新型复合透明材料。

为了开发一种新型复合玻璃，该团队研究了受珍珠母启发的结构和剪切硬化材料的流变特性。天然珍珠质在准静态或低速冲击载荷下可以通过片剂滑动机构耗散能量。然而，珍珠质结构的抗冲击性随着冲击速度的增加而迅速减弱。相比之下，SSG 在冲击载荷下表现出与应变率相关的增强效应，使其能够在高冲击速度下耗散大量机械能。

为了结合珍珠质结构和剪切硬化材料的优点，该团队使用 SSG 构建了仿生复合玻璃。珍珠质 SSG 玻璃 (NSG) 由两个 1.4 毫米厚的珍珠质玻璃面板和 3.0 毫米厚的 SSG 芯材组成。面板由五块硼硅酸盐玻璃板和四块聚合物夹层组成，采用 3D 交错砖混排列方式，模仿天然珍珠层的结构。仔细对齐两个面板后，SSG 芯通过偶联剂粘附到面板上。

力学模拟分析表明，NSG 中受珍珠母启发的玻璃面板的面外变形可以进一步增强 SSG 核心的能量耗散。珍珠质结构和 SSG 的协同能量耗散效应使 NSG 在更广泛的冲击速度范围内表现出卓越的抗冲击性。

此外，NSG 还具有出色的隔热性能。受珍珠母启发的玻璃面板，以其独特的砖砌排列，有效减少表面热传导。结合SSG芯材的低导热系数，NSG的隔热性能显着提高。

与常用的大块玻璃相比，NSG在透明、轻质、抗冲击、隔热等方面具有优越的综合性能，为未来透明结构材料的改进开辟了新的途径。