Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере и Национальной лаборатории Сандия разработали революционныйамортизирующий материал, что является новаторской разработкой, способной изменить уровень безопасности самых разных товаров — от спортивного инвентаря до транспортных средств.
Этот недавно разработанный амортизирующий материал способен выдерживать значительные удары и вскоре может быть использован в футбольной экипировке, велосипедных шлемах и даже в упаковке для защиты хрупких предметов во время транспортировки.
Представьте себе, что этот амортизирующий материал может не только смягчать удары, но и поглощать больше силы, изменяя свою форму, тем самым действуя более разумно.
Именно этого и добилась эта команда. Их исследование было подробно опубликовано в академическом журнале Advanced Material Technology, где подробно рассматривается, как можно превзойти характеристики традиционных вспененных материалов. Традиционные вспененные материалы хорошо работают до тех пор, пока их не сожмут слишком сильно.
Пена повсюду. Она присутствует в подушках, на которых мы отдыхаем, в шлемах, которые мы носим, и в упаковке, обеспечивающей безопасность товаров, которые мы покупаем онлайн. Однако у пены есть свои ограничения. Если её слишком сильно сжать, она потеряет мягкость и эластичность, а её ударопоглощающие свойства постепенно ухудшатся.
Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере и Национальной лаборатории Сандия провели углубленное исследование структуры амортизирующих материалов и предложили конструкцию, которая учитывает не только свойства самого материала, но и его структуру с помощью компьютерных алгоритмов. Этот демпфирующий материал способен поглощать примерно в шесть раз больше энергии, чем стандартная пена, и на 25% больше энергии, чем другие ведущие технологии.
Секрет кроется в геометрической форме амортизирующего материала. Принцип действия традиционных амортизирующих материалов заключается в сжатии всех крошечных пустот в пене для поглощения энергии. Исследователи использовалитермопластичный полиуретановый эластомерный материалДля 3D-печати создаётся решётчатая структура, похожая на соты, которая контролируемо разрушается при ударе, тем самым более эффективно поглощая энергию. Но команде нужно что-то более универсальное, способное выдерживать различные типы ударов с одинаковой эффективностью.
Чтобы добиться этого, они начали с сотовой конструкции, но позже добавили специальные приспособления – небольшие узлы, похожие на меха аккордеона. Эти узлы предназначены для управления сжатием сотовой структуры под действием силы, позволяя ей плавно поглощать вибрации, возникающие при различных ударах, будь то быстрых и сильных или медленных и слабых.
Это не просто теория. Исследовательская группа протестировала свою разработку в лабораторных условиях, подвергая инновационный амортизирующий материал воздействию мощных машин, чтобы продемонстрировать его эффективность. Что ещё важнее, этот высокотехнологичный амортизирующий материал можно производить на коммерческих 3D-принтерах, что делает его пригодным для широкого спектра применений.
Влияние появления этого амортизирующего материала огромно. Для спортсменов это означает потенциально более безопасную экипировку, способную снизить риск столкновений и травм при падении. Для обычных людей это означает, что велосипедные шлемы могут обеспечить лучшую защиту при авариях. В более широком смысле эта технология может улучшить всё: от защитных ограждений на автомагистралях до методов упаковки, используемых для перевозки хрупких грузов.
Время публикации: 04 сентября 2024 г.