Даследчыкі з Універсітэта Каларада Боўлдэр і Нацыянальнай лабараторыі Сандыя ў ЗША запусцілі рэвалюцыйныамартызуе матэрыял, якая з'яўляецца прарыўнай распрацоўкай, якая можа змяніць бяспеку прадуктаў ад спартыўнага інвентара да транспарту.
Гэты нядаўна распрацаваны амартызуючы матэрыял можа вытрымліваць значныя ўдары і неўзабаве можа быць убудаваны ў футбольнае абсталяванне, веласіпедныя шлемы і нават выкарыстоўвацца ў ўпакоўцы для абароны далікатных прадметаў падчас транспарціроўкі.
Уявіце сабе, што гэты амартызацыйны матэрыял можа не толькі амартызаваць удар, але і паглынаць большую сілу, змяняючы сваю форму, выконваючы такім чынам больш разумную ролю.
Гэта менавіта тое, чаго дасягнула гэтая каманда. Іх даследаванне было апублікавана ў акадэмічным часопісе Advanced Material Technology у дэталях, даследуючы, як мы можам перасягнуць прадукцыйнасцьтрадыцыйныя пенапласты. Традыцыйныя ўспененыя матэрыялы працуюць добра, перш чым іх занадта моцна сціскаць.
Паўсюль пена. Ён існуе ў падушках, на якіх мы адпачываем, шлемах, якія мы носім, і ўпакоўцы, якая забяспечвае бяспеку нашых тавараў для пакупак у Інтэрнэце. Аднак пенапласт таксама мае свае абмежаванні. Калі яго занадта моцна сціснуць, ён перастане быць мяккім і эластычным, і яго здольнасць паглынаць удары будзе паступова зніжацца.
Даследчыкі з Універсітэта Каларада Боўлдэр і Нацыянальнай лабараторыі Сандыя правялі паглыбленыя даследаванні структуры амартызуючых матэрыялаў, выкарыстоўваючы камп'ютэрныя алгарытмы, каб прапанаваць канструкцыю, якая звязана не толькі з самім матэрыялам, але і з размяшчэннем матэрыял. Гэты дэмпфуючы матэрыял можа паглынаць прыкладна ў шэсць разоў больш энергіі, чым стандартная пенапласт, і на 25% больш энергіі, чым іншыя вядучыя тэхналогіі.
Сакрэт крыецца ў геаметрычнай форме амартызуе матэрыялу. Прынцып працы традыцыйных дэмпфіруючых матэрыялаў заключаецца ў тым, каб сціснуць усе малюсенькія прасторы ў пене разам для паглынання энергіі. Даследчыкі выкарысттэрмапластычны поліўрэтанавы эластомерматэрыялы для 3D-друку для стварэння кратаванай структуры, падобнай на соты, якая кантралявана руйнуецца пры ўдары, тым самым больш эфектыўна паглынаючы энергію. Але каманда хоча чагосьці больш універсальнага, што можа справіцца з рознымі відамі ўдараў з аднолькавай эфектыўнасцю.
Каб дасягнуць гэтага, яны пачалі з сотавай канструкцыі, але потым дадалі спецыяльныя карэкціроўкі - невялікія павароты, як скрынка-гармонік. Гэтыя перагіны накіраваны на кантроль таго, як структура сот разбураецца пад уздзеяннем сілы, дазваляючы ёй плаўна паглынаць вібрацыі, якія ўзнікаюць у выніку розных уздзеянняў, незалежна ад таго, бываюць яны хуткімі і моцнымі або павольнымі і мяккімі.
Гэта не толькі тэарэтычна. Даследчая група пратэставала сваю канструкцыю ў лабараторыі і сціснула свой інавацыйны амартызацыйны матэрыял пад магутнымі машынамі, каб даказаць яго эфектыўнасць. Што яшчэ больш важна, гэты высокатэхналагічны амартызуючы матэрыял можна вырабляць з дапамогай камерцыйных 3D-прынтараў, што робіць яго прыдатным для шырокага спектру прымянення.
Уплыў ад нараджэння гэтага амартызуе матэрыялу велізарны. Для спартсменаў гэта азначае патэнцыйна больш бяспечнае абсталяванне, якое можа знізіць рызыку сутыкнення і траўмаў пры падзенні. Для звычайных людзей гэта азначае, што веласіпедныя шлемы могуць забяспечыць лепшую абарону ў аварыях. У больш шырокім свеце гэтая тэхналогія можа палепшыць усё: ад бар'ераў бяспекі на шашы да спосабаў упакоўкі, якія мы выкарыстоўваем для транспарціроўкі далікатных грузаў.
Час публікацыі: 14 сакавіка 2024 г