科罗拉多大学博尔德分校和桑迪亚国家实验室的研究人员开发出了一种革命性的技术。减震材料这是一项突破性进展,可以改变从运动器材到交通工具等各种产品的安全性。
这种新设计的吸震材料能够承受巨大的冲击力,可能很快就会被应用到足球装备、自行车头盔中,甚至可以用于包装,以保护易碎物品在运输过程中免受伤害。
想象一下,这种吸震材料不仅可以缓冲冲击,还可以通过改变形状来吸收更多力,从而更加智能地发挥作用。
这正是该团队所取得的成就。他们的研究成果已详细发表在学术期刊《先进材料技术》上,探讨了如何超越传统泡沫材料的性能。传统泡沫材料在受到过大挤压之前性能良好。
泡沫材料无处不在。我们倚靠的靠垫、佩戴的头盔,以及确保网购商品安全的包装中都含有泡沫。然而,泡沫也有其局限性。如果过度挤压,它会失去柔软性和弹性,冲击吸收性能也会逐渐下降。
科罗拉多大学博尔德分校和桑迪亚国家实验室的研究人员对吸震材料的结构进行了深入研究,并提出了一种设计方案,该方案不仅与材料本身有关,还与利用计算机算法对其进行排列有关。这种阻尼材料的能量吸收能力约为标准泡沫材料的六倍,比其他领先技术高出25%。
秘密在于吸震材料的几何形状。传统阻尼材料的工作原理是将泡沫中的所有微小空隙挤压在一起以吸收能量。研究人员使用热塑性聚氨酯弹性体材料对于3D打印而言,可以制造出一种蜂窝状的晶格结构,这种结构在受到冲击时会以可控的方式坍塌,从而更有效地吸收能量。但该团队想要一种更通用的结构,能够以同样的效率应对各种类型的冲击。
为了实现这一目标,他们最初采用了蜂窝状设计,但后来又添加了一些特殊的调整——类似手风琴风箱的小结节。这些结节旨在控制蜂窝结构在受力时的塌陷方式,使其能够平稳地吸收各种冲击产生的振动,无论冲击是快速而猛烈,还是缓慢而轻柔。
这并非纸上谈兵。研究团队在实验室中对他们的设计进行了测试,用强大的机器挤压这种创新的吸震材料,以验证其有效性。更重要的是,这种高科技缓冲材料可以使用商用3D打印机生产,使其适用于广泛的应用领域。
这种吸震材料的诞生意义非凡。对运动员而言,这意味着更安全的装备可以降低碰撞和跌倒受伤的风险。对普通人而言,这意味着自行车头盔在事故中能提供更好的保护。更广泛地说,这项技术可以改进方方面面,从高速公路上的安全护栏到易碎品的包装方式,无所不包。
发布时间:2024年9月4日
