أطلق باحثون من جامعة كولورادو بولدر ومختبر ساندي الوطني في الولايات المتحدة مشروعًا ثوريًامادة امتصاص الصدمات، وهو تطور رائد يمكن أن يغير مستوى سلامة المنتجات، من المعدات الرياضية إلى وسائل النقل.
تتميز 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 الصدمة، بل تستطيع أيضًا امتصاص المزيد من القوة عن طريق تغيير شكلها، وبالتالي تلعب دورًا أكثر ذكاءً.
هذا بالضبط ما حققه هذا الفريق. نُشر بحثهم في المجلة الأكاديمية Advanced Material Technology بالتفصيل، مستكشفين كيف يمكننا تجاوز أداءمواد الرغوة التقليديةتتمتع مواد الرغوة التقليدية بأداء جيد قبل أن يتم الضغط عليها بقوة شديدة.
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، مستخدمين خوارزميات حاسوبية لاقتراح تصميم لا يقتصر على المادة نفسها فحسب، بل يشمل أيضًا ترتيبها. 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 الباحثونإلاستومر البولي يوريثين الحراريمواد للطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء هيكل شبكي يشبه قرص العسل، ينهار بسلاسة عند تعرضه للصدمات، مما يمتص الطاقة بكفاءة أكبر. لكن الفريق يسعى إلى ابتكار مادة أكثر شمولية، قادرة على تحمل أنواع مختلفة من الصدمات بنفس الكفاءة.
لتحقيق ذلك، بدأوا بتصميم قرص العسل، ثم أضافوا تعديلات خاصة - انحناءات صغيرة تشبه صندوق الأكورديون. تهدف هذه الانحناءات إلى التحكم في كيفية انهيار هيكل قرص العسل تحت تأثير القوة، مما يسمح له بامتصاص الاهتزازات الناتجة عن مختلف الصدمات بسلاسة، سواء كانت سريعة وقاسية أو بطيئة وناعمة.
هذا ليس مجرد نظرية. فقد اختبر فريق البحث تصميمهم في المختبر، وضغطوا 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 لظهور هذه المادة الماصة للصدمات تأثيرًا هائلًا. بالنسبة للرياضيين، يعني هذا معداتٍ أكثر أمانًا تُقلل من خطر الاصطدام وإصابات السقوط. وبالنسبة لعامة الناس، يعني هذا أن خوذات الدراجات تُوفر حمايةً أفضل في الحوادث. وعلى نطاقٍ أوسع، يُمكن لهذه التقنية أن تُحسّن كل شيء، بدءًا من حواجز السلامة على الطرق السريعة ووصولًا إلى أساليب التغليف المُستخدمة لنقل البضائع الهشة.
وقت النشر: ١٤ مارس ٢٠٢٤