Các nhà nghiên cứu từ Đại học Colorado Boulder và Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia đã phát triển một phương pháp mang tính cách mạngvật liệu hấp thụ sốc, đây là bước phát triển mang tính đột phá có thể thay đổi tính an toàn của các sản phẩm từ thiết bị thể thao đến phương tiện giao thông.
Vật liệu hấp thụ sốc mới được thiết kế này có khả năng chịu được những tác động đáng kể và có thể sớm được tích hợp vào dụng cụ chơi bóng đá, mũ bảo hiểm xe đạp và thậm chí được sử dụng trong bao bì để bảo vệ các vật dụng dễ vỡ trong quá trình vận chuyển.
Hãy tưởng tượng rằng vật liệu hấp thụ sốc này không chỉ có khả năng giảm chấn mà còn có thể hấp thụ nhiều lực hơn bằng cách thay đổi hình dạng, do đó hoạt động thông minh hơn.
Đây chính xác là những gì nhóm này đã đạt được. Nghiên cứu của họ đã được công bố chi tiết trên tạp chí khoa học Advanced Material Technology, khám phá cách chúng ta có thể vượt qua hiệu suất của vật liệu xốp truyền thống. Vật liệu xốp truyền thống hoạt động tốt trước khi bị ép quá mạnh.
Bọt có ở khắp mọi nơi. Nó có trong đệm chúng ta nằm, mũ bảo hiểm chúng ta đội và bao bì đảm bảo an toàn cho các sản phẩm mua sắm trực tuyến của chúng ta. Tuy nhiên, bọt cũng có những hạn chế của nó. Nếu bị bóp quá nhiều, nó sẽ không còn mềm mại và đàn hồi, và hiệu suất hấp thụ tác động của nó sẽ giảm dần.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Colorado Boulder và Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về cấu trúc của vật liệu hấp thụ chấn động và đề xuất một thiết kế không chỉ liên quan đến bản thân vật liệu mà còn liên quan đến cách sắp xếp của nó bằng thuật toán máy tính. Vật liệu giảm chấn này có thể hấp thụ năng lượng nhiều hơn khoảng sáu lần so với bọt tiêu chuẩn và nhiều hơn 25% năng lượng so với các công nghệ hàng đầu khác.
Bí mật nằm ở hình dạng hình học của vật liệu giảm xóc. Nguyên lý hoạt động của vật liệu giảm xóc truyền thống là ép tất cả các khoảng trống nhỏ trong bọt lại với nhau để hấp thụ năng lượng. Các nhà nghiên cứu đã sử dụngvật liệu đàn hồi nhiệt dẻo polyurethaneđể in 3D, tạo ra cấu trúc dạng lưới giống như tổ ong có thể sụp đổ theo cách có kiểm soát khi bị tác động, do đó hấp thụ năng lượng hiệu quả hơn. Nhưng nhóm nghiên cứu muốn có thứ gì đó phổ quát hơn, có thể xử lý nhiều loại tác động khác nhau với cùng hiệu quả.
Để đạt được điều này, họ bắt đầu với thiết kế dạng tổ ong, nhưng sau đó thêm các điều chỉnh đặc biệt – các nút thắt nhỏ như ống thổi accordion. Các nút thắt này được thiết kế để kiểm soát cách cấu trúc tổ ong sụp đổ dưới lực, cho phép nó hấp thụ trơn tru các rung động do nhiều tác động khác nhau tạo ra, dù nhanh và mạnh hay chậm và nhẹ.
Đây không chỉ là lý thuyết. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết kế của họ trong phòng thí nghiệm, ép vật liệu giảm xóc sáng tạo của họ dưới những cỗ máy mạnh mẽ để chứng minh hiệu quả của nó. Quan trọng hơn, vật liệu đệm công nghệ cao này có thể được sản xuất bằng máy in 3D thương mại, khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.
Tác động của sự ra đời của vật liệu hấp thụ sốc này là rất lớn. Đối với các vận động viên, điều này có nghĩa là thiết bị an toàn hơn có thể giảm nguy cơ va chạm và chấn thương do ngã. Đối với những người bình thường, điều này có nghĩa là mũ bảo hiểm xe đạp có thể bảo vệ tốt hơn trong các vụ tai nạn. Trong một thế giới rộng lớn hơn, công nghệ này có thể cải thiện mọi thứ, từ rào chắn an toàn trên đường cao tốc đến các phương pháp đóng gói mà chúng ta sử dụng để vận chuyển hàng hóa dễ vỡ.
Thời gian đăng: 04-09-2024