Forskare från University of Colorado Boulder och Sandia National Laboratory har utvecklat en revolutionerandestötdämpande material, vilket är en banbrytande utveckling som kan förändra säkerheten för produkter som sträcker sig från sportutrustning till transport.
Detta nydesignade stötdämpande material tål betydande stötar och kan snart integreras i fotbollsutrustning, cykelhjälmar och till och med användas i förpackningar för att skydda ömtåliga föremål under transport.
Tänk dig att detta stötdämpande material inte bara kan dämpa stötar, utan också absorbera mer kraft genom att ändra sin form, och därmed agera mer intelligent.
Det är precis vad det här teamet har uppnått. Deras forskning publicerades i detalj i den akademiska tidskriften Advanced Material Technology, där de utforskade hur vi kan överträffa prestandan hos traditionella skummaterial. Traditionella skummaterial presterar bra innan de pressas för hårt.
Skum finns överallt. Det finns i kuddarna vi vilar på, hjälmarna vi bär och förpackningarna som garanterar säkerheten för våra online-shoppingprodukter. Skum har dock också sina begränsningar. Om det pressas för hårt kommer det inte längre att vara mjukt och elastiskt, och dess stötdämpande förmåga kommer gradvis att minska.
Forskare från University of Colorado Boulder och Sandia National Laboratory har genomfört djupgående forskning om strukturen hos stötdämpande material och föreslagit en design som inte bara är relaterad till själva materialet, utan även till dess arrangemang med hjälp av datoralgoritmer. Detta dämpande material kan absorbera ungefär sex gånger mer energi än standardskum och 25 % mer energi än andra ledande tekniker.
Hemligheten ligger i den geometriska formen på det stötdämpande materialet. Funktionsprincipen för traditionella dämpande material är att pressa ihop alla små utrymmen i skummet för att absorbera energi. Forskarna användetermoplastiskt polyuretanelastomermaterialför 3D-utskrift, vilket skapar en bikakeliknande gitterstruktur som kollapsar på ett kontrollerat sätt vid stötar, och därigenom absorberar energi mer effektivt. Men teamet vill ha något mer universellt, som kan hantera olika typer av stötar med samma effektivitet.
För att uppnå detta började de med en bikakekonstruktion, men lade senare till specialjusteringar – små knutar som dragspelsbälgar. Dessa knutar är utformade för att kontrollera hur bikakestrukturen kollapsar under kraft, vilket gör att den smidigt kan absorbera vibrationerna som genereras av olika stötar, oavsett om de är snabba och hårda eller långsamma och mjuka.
Detta är inte bara teoretiskt. Forskargruppen testade sin design i laboratoriet och pressade sitt innovativa stötdämpande material under kraftfulla maskiner för att demonstrera dess effektivitet. Ännu viktigare är att detta högteknologiska dämpningsmaterial kan produceras med kommersiella 3D-skrivare, vilket gör det lämpligt för en mängd olika tillämpningar.
Effekten av detta stötdämpande materials framväxt är enorm. För idrottare innebär detta potentiellt säkrare utrustning som kan minska risken för kollisioner och fallskador. För vanliga människor innebär detta att cykelhjälmar kan ge bättre skydd vid olyckor. I en bredare värld kan denna teknik förbättra allt från säkerhetsbarriärer på motorvägar till de förpackningsmetoder vi använder för att transportera ömtåliga varor.
Publiceringstid: 4 september 2024