أطلق باحثون من جامعة كولورادو بولدر ومختبر سانديا الوطني في الولايات المتحدة تجربة ثوريةمادة ممتصة للصدماتوهو تطور مذهل يمكن أن يغير سلامة المنتجات بدءًا من المعدات الرياضية وحتى وسائل النقل.
يمكن لهذه المادة الممتصة للصدمات المصممة حديثًا أن تتحمل 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 التأثير فحسب، بل يمكنها أيضًا امتصاص المزيد من القوة عن طريق تغيير شكلها، وبالتالي تلعب دورًا أكثر ذكاءً.
وهذا بالضبط ما حققه هذا الفريق.تم نشر بحثهم في المجلة الأكاديمية Advanced Material Technology بالتفصيل، واستكشاف كيف يمكننا تجاوز أداءالمواد 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، باستخدام خوارزميات الكمبيوتر لاقتراح تصميم لا يرتبط فقط بالمادة نفسها، ولكن أيضًا بترتيب مادة.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 الباحثونالمطاط الصناعي من مادة البولي يوريثين بالحرارةمواد للطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء هيكل شبكي يشبه قرص العسل ينهار بطريقة يمكن التحكم فيها عند تعرضه للصدمة، وبالتالي يمتص الطاقة بشكل أكثر فعالية.لكن الفريق يريد شيئًا أكثر عالمية يمكنه التعامل مع أنواع مختلفة من التأثيرات بنفس الكفاءة.
ولتحقيق ذلك، بدأوا بتصميم قرص العسل، ولكن بعد ذلك أضافوا تعديلات خاصة - تغييرات صغيرة مثل صندوق الأكورديون.تهدف هذه الالتواءات إلى التحكم في كيفية انهيار هيكل قرص العسل تحت القوة، مما يمكنه من امتصاص الاهتزازات الناتجة عن التأثيرات المختلفة بسلاسة، سواء كانت سريعة وصعبة أو بطيئة وناعمة.
هذه ليست مجرد نظرية.واختبر فريق البحث تصميمهم في المختبر وقاموا بضغط المادة 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 العالم الأوسع، 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: 14 مارس 2024