Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере и Национальной лаборатории Сандия в США запустили революционнуюамортизирующий материал, что является прорывной разработкой, способной изменить уровень безопасности продукции — 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 смягчить удар, но и поглотить больше силы, изменив свою форму, тем самым играя более разумную роль.
Именно этого и добилась эта команда. Их исследование было подробно опубликовано в академическом журнале Advanced Material Technology, где подробно рассматривается, как можно превзойти характеристикитрадиционные вспененные материалы. Традиционные вспененные материалы хорошо себя проявляют 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, используя компьютерные алгоритмы, чтобы предложить конструкцию, учитывающую не только свойства самого материала, но и его структуру. Этот демпфирующий материал способен поглощать примерно в шесть раз больше энергии, чем стандартная пена, и на 25% больше энергии, чем другие передовые 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 эластомерМатериалы для 3D-печати позволяют создать решетчатую структуру, похожую на соты, которая контролируемо разрушается при ударе, тем самым более эффективно поглощая энергию. Однако команде нужно нечто более универсальное, способное выдерживать различные типы ударов с одинаковой эффективностью.
Чтобы добиться этого, они взяли за основу сотовую конструкцию, но затем добавили специальные изменения – небольшие изгибы, напоминающие коробку-гармошку. Эти изгибы позволяют контролировать сжатие сотовой структуры под действием силы, позволяя ей плавно поглощать вибрации, возникающие при различных ударах, будь то быстрые и сильные или медленные и мягкие.
Это не просто теория. Исследовательская группа протестировала свою разработку в лабораторных условиях и подвергла инновационный амортизирующий материал воздействию мощных машин, чтобы доказать его эффективность. Что ещё важнее, 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 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: 14 марта 2024 г.