قام باحثون من جامعة كولورادو بولدر ومختبر سانديا الوطني بتطوير تقنية ثوريةمادة ممتصة للصدمات، وهو تطور رائد يمكن أن يغير سلامة المنتجات التي تتراوح من المعدات الرياضية إلى وسائل النقل.
هذه المادة الممتصة للصدمات المصممة حديثًا قادرة على تحمل التأثيرات الكبيرة وقد يتم دمجها قريبًا في معدات كرة القدم وخوذات الدراجات وحتى استخدامها في التغليف لحماية العناصر الحساسة أثناء النقل.
تخيل أن هذه المادة الممتصة للصدمات لا يمكنها تخفيف الصدمات فحسب، بل يمكنها أيضًا امتصاص المزيد من القوة عن طريق تغيير شكلها، وبالتالي تعمل بشكل أكثر ذكاءً.
وهذا بالضبط ما حققه هذا الفريق. تم نشر بحثهم في المجلة الأكاديمية Advanced Material Technology بالتفصيل، لاستكشاف كيف يمكننا تجاوز أداء المواد الرغوية التقليدية. تعمل المواد الرغوية التقليدية بشكل جيد قبل الضغط عليها بشدة.
الرغوة في كل مكان. إنه موجود في الوسائد التي نستريح عليها، والخوذات التي نرتديها، والتغليف الذي يضمن سلامة منتجاتنا للتسوق عبر الإنترنت. ومع ذلك، فإن الرغوة لها أيضًا حدودها. إذا تم الضغط عليه كثيرًا، فلن يكون ناعمًا ومرنًا بعد الآن، وسوف ينخفض أداء امتصاص الصدمات تدريجيًا.
أجرى باحثون من جامعة كولورادو بولدر ومختبر سانديا الوطني بحثًا متعمقًا حول بنية المواد الممتصة للصدمات واقترحوا تصميمًا لا يرتبط فقط بالمادة نفسها، ولكن أيضًا بترتيبها باستخدام خوارزميات الكمبيوتر. يمكن لمادة التخميد هذه أن تمتص طاقة أكثر بستة أضعاف من الرغوة القياسية وطاقة أكثر بنسبة 25% من التقنيات الرائدة الأخرى.
السر يكمن في الشكل الهندسي للمادة الممتصة للصدمات. مبدأ عمل مواد التخميد التقليدية هو ضغط جميع المساحات الصغيرة في الرغوة معًا لامتصاص الطاقة. استخدم الباحثونمادة البولي يوريثين المرنة بالحرارةللطباعة ثلاثية الأبعاد، إنشاء هيكل شبكي يشبه قرص العسل ينهار بطريقة يمكن التحكم فيها عند الاصطدام، وبالتالي يمتص الطاقة بشكل أكثر فعالية. لكن الفريق يريد شيئًا أكثر عالمية، قادرًا على التعامل مع أنواع مختلفة من التأثيرات بنفس الكفاءة.
لتحقيق ذلك، بدأوا بتصميم قرص العسل، لكنهم أضافوا لاحقًا تعديلات خاصة - عقد صغيرة مثل منفاخ الأكورديون. تم تصميم هذه العقد للتحكم في كيفية انهيار هيكل قرص العسل تحت القوة، مما يسمح له بامتصاص الاهتزازات الناتجة عن التأثيرات المختلفة بسلاسة، سواء كانت سريعة وصعبة أو بطيئة وناعمة.
هذه ليست مجرد نظرية. واختبر فريق البحث تصميمهم في المختبر، حيث قاموا بضغط المواد المبتكرة لامتصاص الصدمات تحت آلات قوية لإثبات فعاليتها. والأهم من ذلك، أنه يمكن إنتاج مادة التوسيد عالية التقنية هذه باستخدام الطابعات التجارية ثلاثية الأبعاد، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات.
إن تأثير ولادة هذه المادة الممتصة للصدمات هائل. بالنسبة للرياضيين، يعني هذا معدات أكثر أمانًا يمكن أن تقلل من خطر الاصطدام وإصابات السقوط. بالنسبة للأشخاص العاديين، هذا يعني أن خوذات الدراجات يمكن أن توفر حماية أفضل في الحوادث. وفي عالم أوسع، يمكن لهذه التكنولوجيا أن تعمل على تحسين كل شيء، بدءاً من حواجز السلامة على الطرق السريعة وحتى أساليب التعبئة والتغليف التي نستخدمها لنقل البضائع الهشة.
وقت النشر: 04 سبتمبر 2024