剪切增稠流體（STF）是一類非牛頓流體，在低應變率下具有較好的流動性，而在沖擊條件下因粘度急劇增加而快速吸能，一定程度上協調了防護裝備的柔韌性與堅固性之間的矛盾，因而在柔性沖擊防護領域頗具應用價值。前期，科研人員對STF的沖擊動力學行為及其與結構的相互作用展開研究，獲得了STF壓縮誘導液-固相變新機制、良好的動態能量吸收特性以及與結構的耦合增強耗散效應（J.Appl.Phys.，2015；Appl.Phys.Lett.，2015；Int.J.Mech.Sci.，2018；Int.J.Impact.Eng.，2020）。然而，由于常規呈流體狀態的STF難以有效密封，一直是困擾其在柔性沖擊防護領域應用的難題。

中國科學院力學研究所流固耦合系統力學重點實驗室副研究員吳此前提出STF微膠囊-聚合物基體復合材料設計思想，解決了STF的工程應用難題，同時，通過STF的液-固相變、大量STF/基體界面阻抗不匹配效應以及STF與基體的耦合增強耗散效應，進一步提升材料的沖擊防護性能。科研人員與中國工程物理研究院化工材料研究所合作，制備了STF微膠囊-硅橡膠基體（SR-STF）復合材料。研究發現，SR-STF復合材料在低應變率下表現出良好的柔韌性，但在高應變率下由于壓縮及剪切誘導的增稠效應，導致材料表現出較高的剛度，具有顯著的應變率敏感性；隨著STF微膠囊質量分數的增加，SR-STF復合材料在低應變率下的柔韌性和高應變率下的剛度均迅速提高，具有更強的應變率強化效應，體現出對不同沖擊載荷的智能自適應性。基于實驗結果，該研究建立了包含STF微膠囊質量分數、應變硬化及應變率強化效應的粘彈性本構模型，能夠較準確地描述SR-STF復合材料的力學行為。該工作為STF在柔性沖擊防護領域的應用提供了新的設計理念和方案。

相關研究成果以Silicone rubber matrix composites with shear thickening fluid microcapsules realizing intelligent adaptation to impact loadings為題，發表在Composites Part B: Engineering上。研究工作得到國家自然科學基金面上項目和重點項目等的支持。

圖1.SR-STF復合材料的制備原理示意圖

圖2.（a）SR-STF復合材料在10-3s-1和10-1s-2的應力應變關系；（b）SR-STF復合材料在不同應變率下的應力值（應變0.4）。

圖3.SR-STF復合材料在（a）沖擊加載前，（b）1400s-1，（c）3500s-1的微觀結構；（d）SR-STF復合材料在不同應變率下的變形機理。