قام باحثون من جامعة كولورادو بولدر ومختبر ساندي الوطني بتطوير تقنية ثوريةمادة امتصاص الصدمات، وهو تطور رائد يمكن أن يغير سلامة المنتجات بدءًا من المعدات الرياضية وحتى وسائل النقل.
تتمتع هذه المادة الماصة للصدمات المصممة حديثًا بالقدرة على تحمل التأثيرات الكبيرة وقد يتم دمجها قريبًا في معدات كرة القدم وخوذات الدراجات، وحتى استخدامها في التعبئة والتغليف لحماية العناصر الحساسة أثناء النقل.
تخيل أن هذه المادة الماصة للصدمات لا تستطيع فقط تخفيف الصدمات، بل وتستطيع أيضًا امتصاص المزيد من القوة عن طريق تغيير شكلها، وبالتالي التصرف بشكل أكثر ذكاءً.
هذا بالضبط ما حققه هذا الفريق. نُشر بحثهم في المجلة الأكاديمية "تكنولوجيا المواد المتقدمة" بالتفصيل، مستكشفين كيفية تجاوز أداء مواد الرغوة التقليدية. تتميز مواد الرغوة التقليدية بأداء جيد قبل الضغط عليها بشدة.
الرغوة موجودة في كل مكان. فهي موجودة في الوسائد التي نستريح عليها، والخوذ التي نرتديها، والتغليف الذي يضمن سلامة منتجات التسوق الإلكتروني. ومع ذلك، للرغوة حدودها أيضًا. فإذا ضغطت عليها أكثر من اللازم، تفقد مرونتها ونعومتها، ويتراجع امتصاصها للصدمات تدريجيًا.
أجرى باحثون من جامعة كولورادو بولدر ومختبر ساندي الوطني بحثًا معمقًا حول بنية مواد امتصاص الصدمات، واقترحوا تصميمًا لا يقتصر على المادة نفسها، بل يشمل أيضًا تركيبها باستخدام خوارزميات حاسوبية. تستطيع هذه المادة الممتصة للصدمات امتصاص طاقة تفوق طاقة الرغوة القياسية بستة أضعاف، وطاقة تفوق طاقة التقنيات الرائدة الأخرى بنسبة 25%.
يكمن السر في الشكل الهندسي لمادة امتصاص الصدمات. مبدأ عمل مواد التخميد التقليدية هو ضغط جميع المساحات الصغيرة في الرغوة معًا لامتصاص الطاقة. استخدم الباحثونمادة إلاستومر البولي يوريثين بالحرارةللطباعة ثلاثية الأبعاد، يُنشئ الفريق هيكلًا شبكيًا يشبه قرص العسل، ينهار بسلاسة عند الاصطدام، مما يُحسّن امتصاص الطاقة. لكن الفريق يسعى إلى ابتكار شيء أكثر شمولية، قادر على تحمل أنواع مختلفة من الاصطدامات بنفس الكفاءة.
لتحقيق ذلك، بدأوا بتصميم قرص العسل، ثم أضافوا لاحقًا تعديلات خاصة - عُقد صغيرة تشبه منفاخ الأكورديون. صُممت هذه العُقد للتحكم في كيفية انهيار هيكل قرص العسل تحت تأثير القوة، مما يسمح له بامتصاص الاهتزازات الناتجة عن مختلف الصدمات بسلاسة، سواءً كانت سريعة وقوية أو بطيئة وناعمة.
هذا ليس مجرد نظرية. فقد اختبر فريق البحث تصميمهم في المختبر، حيث ضغطوا مادتهم المبتكرة لامتصاص الصدمات تحت آلات قوية لإثبات فعاليتها. والأهم من ذلك، يمكن إنتاج هذه المادة المخففة عالية التقنية باستخدام طابعات ثلاثية الأبعاد تجارية، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات.
إنَّ تأثيرَ ابتكارِ هذه المادةِ الماصةِ للصدماتِ هائلٌ. بالنسبةِ للرياضيين، يعني هذا معداتٍ أكثرَ أمانًا تُقلِّلُ من خطرِ الاصطدامِ وإصاباتِ السقوط. وبالنسبةِ لعامةِ الناس، يعني هذا أنَّ خوذاتِ الدراجاتِ تُوفِّرُ حمايةً أفضلَ في الحوادث. وعلى نطاقٍ أوسع، تُحسِّنُ هذه التقنيةُ كلَّ شيءٍ، من حواجزِ السلامةِ على الطرقِ السريعةِ إلى أساليبِ التغليفِ التي نستخدمُها لنقلِ البضائعِ الهشة.
وقت النشر: 4 سبتمبر 2024