طور باحثون من جامعة كولورادو بولدر ومختبر سانديا الوطني ثوريمادة امتصاص الصدمة، وهو تطور رائد يمكنه تغيير سلامة المنتجات التي تتراوح من المعدات الرياضية إلى النقل.
هذه المواد التي تمتص الصدمات المصممة حديثًا قادرة على تحمل تأثيرات كبيرة وقد يتم دمجها قريبًا في معدات كرة القدم ، وخوذات الدراجات ، وحتى تستخدم في التغليف لحماية العناصر الحساسة أثناء النقل.
تخيل أن هذه المادة الممتصة للصدمات لا يمكن أن تتأثر فقط ، بل تمتص المزيد من القوة عن طريق تغيير شكلها ، وبالتالي التصرف بذكاء أكثر.
هذا هو بالضبط ما حققه هذا الفريق. تم نشر أبحاثهم في المجلة الأكاديمية Advanced Material Technology بالتفصيل ، واستكشاف كيف يمكننا تجاوز أداء مواد الرغوة التقليدية. تعمل مواد الرغوة التقليدية جيدًا قبل أن يتم الضغط عليها بشدة.
الرغوة في كل مكان. إنه موجود في الوسائد التي نستريح عليها ، والخوذات التي نرتديها ، والتعبئة التي تضمن سلامة منتجات التسوق عبر الإنترنت لدينا. ومع ذلك ، فإن الرغوة لها حدودها. إذا تم الضغط عليه أكثر من اللازم ، فلن يكون ناعمًا ومرنًا ، وسيتراجع أداء امتصاص التأثير تدريجياً.
أجرى باحثون من جامعة كولورادو بولدر ومختبر سانديا الوطني أبحاثًا متعمقة حول بنية مواد امتصاص الصدمات واقترحوا تصميمًا لا يرتبط فقط بالمواد نفسها ، ولكن أيضًا بترتيبها باستخدام خوارزميات الكمبيوتر. يمكن أن تمتص مادة التخميد هذه حوالي ستة أضعاف طاقة أكثر من الرغوة القياسية و 25 ٪ من الطاقة من التقنيات الرائدة الأخرى.
يكمن السر في الشكل الهندسي للمواد الممتصة للصدمات. يتمثل مبدأ العمل في مواد التخميد التقليدية في الضغط على جميع المساحات الصغيرة في الرغوة معًا لامتصاص الطاقة. يستخدم الباحثونمادة البولي يوريثان البولي يوريثان الحراريةبالنسبة للطباعة ثلاثية الأبعاد ، فإن إنشاء قرص العسل مثل بنية شعرية ينهار بطريقة يتم التحكم فيها عند تأثرها ، وبالتالي امتصاص الطاقة بشكل أكثر فعالية. لكن الفريق يريد شيئًا أكثر عالمية ، وقادر على التعامل مع أنواع مختلفة من التأثيرات بنفس الكفاءة.
ولتحقيق ذلك ، بدأوا بتصميم قرص العسل ، لكنهم أضافوا لاحقًا تعديلات خاصة - عقدة صغيرة مثل أفكار الأكورديون. تم تصميم هذه العقدة للتحكم في كيفية انهيار بنية قرص العسل تحت القوة ، مما يسمح لها بامتصاص الاهتزازات بسلاسة الناتجة عن تأثيرات مختلفة ، سواء كانت سريعة أو صلبة أو بطيئة وناعمة.
هذا ليس فقط نظرية. اختبر فريق البحث تصميمه في المختبر ، حيث ضغط على مواد امتصاص الصدمات المبتكرة في ظل آلات قوية لإظهار فعاليتها. والأهم من ذلك ، يمكن إنتاج هذه المواد ذات التقنية العالية باستخدام طابعات ثلاثية الأبعاد تجارية ، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات.
تأثير ولادة مادة امتصاص الصدمات هذه هائلة. بالنسبة للرياضيين ، هذا يعني أن المعدات التي يمكن أن تؤدي إلى تقليل خطر الإصابة وإصابات السقوط. بالنسبة للأشخاص العاديين ، هذا يعني أن خوذات الدراجات يمكن أن توفر حماية أفضل في الحوادث. في عالم أوسع ، يمكن لهذه التكنولوجيا تحسين كل شيء من حواجز السلامة على الطرق السريعة إلى طرق التغليف التي نستخدمها لنقل البضائع الهشة.
وقت النشر: SEP-04-2024