Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере и Национальной лаборатории Сандия в США запустили революционнуюамортизирующий материал, что является прорывной разработкой, способной изменить безопасность продукции — от спортивного инвентаря до транспортных средств.
Этот недавно разработанный амортизирующий материал может 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 смягчить удар, но и поглотить больше силы, изменив свою форму, тем самым играя более разумную роль.
Это именно то, чего добилась эта команда. Их исследование было опубликовано в академическом журнале Advanced Material Technology в деталях, в котором рассматривается, как мы можем превзойти производительностьтрадиционные пенопластовые материалы. Традиционные вспененные материалы хорошо себя проявляют до тех пор, пока их не сожмут слишком сильно.
Пена есть везде. Она есть в подушках, на которых мы отдыхаем, в шлемах, которые мы носим, и в упаковке, которая обеспечивает безопасность наших товаров для онлайн-покупок. Однако пена также имеет свои ограничения. Если ее сжать слишком сильно, она перестанет быть мягкой и эластичной, а ее ударопоглощающие свойства постепенно ухудшатся.
Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере и Национальной лаборатории Сандия провели углубленное исследование структуры амортизирующих материалов, используя компьютерные алгоритмы, чтобы предложить конструкцию, которая связана не только с самим материалом, но и с его расположением. Этот амортизирующий материал может 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 работы традиционных амортизирующих материалов заключается в сжатии всех крошечных пространств в пене вместе для поглощения энергии. Исследователи использовалитермопластичный полиуретановый эластомерМатериалы для 3D-печати для создания сотообразной решетчатой структуры, которая сжимается контролируемым образом при ударе, тем самым более эффективно поглощая энергию. Но команда хочет что-то более универсальное, что может выдерживать различные типы ударов с одинаковой эффективностью.
Чтобы добиться этого, они начали с сотовой конструкции, но затем добавили специальные корректировки – небольшие изгибы, как у коробки-аккордеона. Эти изгибы направлены на то, чтобы контролировать, как сотовая структура сжимается под действием силы, позволяя ей плавно поглощать вибрации, создаваемые различными ударами, будь они быстрыми и жесткими или медленными и мягкими.
Это не просто теория. Исследовательская группа протестировала свою разработку в лаборатории и сжала свой инновационный амортизирующий материал под мощными машинами, чтобы доказать его эффективность. Что еще более важно, этот высокотехнологичный амортизирующий материал можно производить с помощью коммерческих 3D-принтеров, что делает его пригодным для широкого спектра применений.
Влияние появления этого амортизирующего материала огромно. Для спортсменов это означает потенциально более безопасное снаряжение, которое может снизить риск столкновений и травм при падении. Для обычных людей это означает, что велосипедные шлемы могут обеспечить лучшую защиту в случае аварий. В более широком мире эта технология может улучшить все: от защитных ограждений на автомагистралях до методов упаковки, которые мы используем для перевозки хрупких товаров.
Время публикации: 14 марта 2024 г.