科创中国报道：将冲击力化为无形 仿生材料开启无限可能

在日常生活中，从轻微的磕碰到激烈的对抗，再到重大的碰撞事故，冲击与震动无处不在，对我们的生活与安全构成潜在威胁。然而，一项名为“ACF（即人工软骨仿生吸能技术）”的科技成果正悄然改变这一现状。

近日，该技术荣登2023年“科创中国”先导技术榜单，并已广泛应用于从日常装备到多个行业领域，展现出强大的防护与缓冲能力。该技术的发明人，佛山林至高分子材料科技有限公司软谷实验室的王博伟，通过“科创中国”平台分享了这一技术的核心优势与发展历程，为我们揭示了这一“软骨奇迹”背后的故事。

ACF人工软骨仿生吸能材料发明人王博伟

心怀“小家”与“大家”

仿生材料开启科研之路

人工软骨仿生吸能技术（ACF）是研究并模仿人体关节软骨的微纳米结构，在20到200纳米之间设计和调整分子结构，使其无限的接近于人的软骨构造，从而发明的仿生吸能技术。ACF技术制备的人工软骨仿生吸能超材料，能吸收97.1%的冲击力，瞬间将冲击能量转化为不明显的热能，最大限度地保护人体及贵重物品、重大装备等减小冲击力伤害。新材料不同于传统缓冲材料通过压缩形变和破裂吸收能量，性能与材料的薄厚程度无关，从而显著提高了材料使用的灵活性与便捷性。

作为技术的发明人，王博伟并非材料学科班出身，他大学本科主修法学，接触高分子材料试验始于刚毕业时入职了一家化学材料企业，这段经历为他打开了新世界的大门。当时，在抗冲击防护材料领域，国外长期处于领先地位，形成了一定技术垄断。这不仅限制了国内相关产业的发展，还在一些关键应用场景中迫使国内企业不得不依赖进口材料，面临成本高、供应不稳定等问题。

2006年，王博伟怀着打破国外垄断的决心，租下了一间小型实验室。回想起小时候奶奶因年轻时关节软骨问题导致的残疾，摔倒在地不能移动的情景，他决心将研究方向瞄准了可以内置的、无限接近于人体关节软骨构造的仿生材料。从2006年3月到2011年6月，团队在仿生、力学、高分子、物理、化学、生物、超材料等跨学科研究的基础上，不断调整材料的配方、工艺和结构，精确控制并调整其微纳米结构。经过近12000余次的试错性试验，他们终于制备出较接近于人体软骨的三维超微结构。

科研不止“意外”

还有坚持而来的“必然”

科研之路充满了挑战与不确定性，其中的“意外”情况时有发生。2007年底，团队研发出了同时具有高开孔率和高支撑性，并拥有优秀透气抗菌功能的人工软骨透气泡沫材料。高开孔率和高支撑性这两个特点本身是互相对立的，而团队在反复试验中偶然间解决了这一矛盾。而后，在原本计划做吸能材料的研究过程中，他们又“无意识地”做出了内部有几十万个弹簧的人工弹簧泡沫材料，开辟了其解决振动问题的新思路。

王博伟正在进行技术讲解。

从此，这项技术如同一位无所不能的“软骨英雄”，在各个领域大显身手。每一次的冲击与震动，都被这位“软骨英雄”默默化解。

拓展应用场景

让创新成果走向“应用场”

近年来，我国新材料领域发展日新月异，应用场景逐渐广泛，政府对科技创新的支持力度不断加大，推动了众多新材料企业的成长和进步。

据了解，ACF人工软骨仿生吸能材料已应用于人体防护、工业减振、轨道交通等八大领域，在体育、汽车、电子、航空航天等行业均有涉猎。据悉，团队已与华为公司展开合作，针对芯片因冲击、振动可能导致的芯片报废、故障等问题，将ACF人工软骨仿生吸能材料融入服务器芯片的封装和防护结构中，通过在芯片中以及芯片与电路板之间添加ACF垫片，在服务器外壳内部设置ACF减震层等方式降低问题发生的可能性。经过实际应用测试，采用ACF材料的华为服务器芯片在振动和冲击环境下的故障率明显降低，芯片的稳定性和可靠性得到了显著提高，同时还降低了服务器在运输过程中的损坏风险。另外，在北京冬奥会的冰雪项目中，ACF人工软骨仿生吸能材料也大放异彩。在会上它被运用到雪场的防护装备中，让运动员在高速状态下也不会轻易受伤，不仅为运动员提供了防摔保护，还让他们在比赛中更加自信地驰骋。而在工业领域，这项技术更是被广泛应用于减振降噪、物品防摔等方面，为企业节省了大量成本，提高了生产效率。

不仅如此，ACF人工软骨仿生吸能材料还在不断拓展新的应用场景。从建筑行业到机器人行业，从电子产品到医疗器械，它的身影无处不在。每一次的创新与应用，都让这项技术更加成熟、更加完善。

多学科深度融合

让新材料创造无限可能

王博伟和他的团队正在进行沟通。

面对新材料行业的激烈竞争和快速发展，王博伟和他的团队始终保持清醒的头脑和坚定的信念。他们深知，只有不断创新、不断突破，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

王博伟认为，未来仿生吸能材料领域将更加注重多学科的深度融合，除了现有学科的交叉，还将融入计算机科学、人工智能等领域的知识与技术，并且随着研究的深入，对材料微观结构的精准调控将成为关键技术趋势，市场对于仿生吸能材料的需求也将更趋向于高性能、多功能、可持续发展的集成，来满足更多行业复杂多样的应用需求。

据他介绍，公司将继续加大研发方面的投入，紧跟技术趋势不断探索创新，以现有应用领域为基础进一步拓展场景市场，也将深化与上下游企业的合作形成更加紧密的产业链。

展望未来新材料行业研发和迭代的进程，王博伟认为，在技术研发层面可以扩大基础研究投入，进一步推动跨学科合作、建立开放创新平台；在人才培养方面持续引进和培养高端人才，加强国际人才交流；在产业发展层面加强产业链协同创新，坚持推动产业集群发展，加快国产材料替代进程；在政策支持层面期待国家加大政策扶持力度，加强知识产权保护，完善标准体系建设。他坚信，新材料行业的未来拥有无限的可能性，他的梦想如同团队的愿景，ACF将持续创造并守护，用更符合人类需要和时代发展的材料支撑生命与未来之路。