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 chống sốc, đây là một bước phát triển mang tính đột phá có thể thay đổi độ an toàn của các sản phẩm từ thiết bị thể thao đến phương tiện giao thông.
Vật liệu chống sốc được thiết kế mới này có khả năng chịu được những tác động đáng kể và có thể sớm được tích hợp vào thiết bị bóng đá, mũ bảo hiểm xe đạp và thậm chí được sử dụng trong bao bì để bảo vệ các mặt hàng dễ vỡ trong quá trình vận chuyển.
Hãy tưởng tượng rằng vật liệu hấp thụ sốc này không chỉ có thể giảm tác động mà còn hấp thụ nhiều lực hơn bằng cách thay đổi hình dạng, do đó hoạt động thông minh hơn.
Đây chính xác là những gì đội này đã đạt được. Nghiên cứu của họ đã được công bố chi tiết trên tạp chí học thuật 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 tồn tại trong những chiếc đệm mà chúng ta tựa vào, những chiếc mũ bảo hiểm mà chúng ta đội và trong bao bì đảm bảo sự an toàn cho các sản phẩm mua sắm trực tuyến của chúng ta. Tuy nhiên, bọt cũng có những hạn chế. Nếu bị ép quá nhiều, nó sẽ không còn mềm và đàn hồi nữa, 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 sốc và đề xuất một thiết kế không chỉ liên quan đến bản thân vật liệu mà còn liên quan đến sự sắp xếp của nó bằng thuật toán máy tính. Vật liệu giảm chấn này có thể hấp thụ năng lượng gấp khoảng sáu lần so với bọt tiêu chuẩn và năng lượng nhiều hơn 25% so với các công nghệ hàng đầu khác.
Bí mật nằm ở hình dạng hình học của vật liệu chống sốc. Nguyên lý hoạt động của vật liệu giảm chấn 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 polyurethane nhiệt dẻođể in 3D, tạo ra cấu trúc dạng lưới giống như tổ ong có thể sụp đổ một cách có kiểm soát khi bị tác động, từ đó hấp thụ năng lượng hiệu quả hơn. Nhưng nhóm nghiên cứu muốn 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 đã bổ sung thêm những điều chỉnh đặc biệt – những nút thắt nhỏ như ống thổi đàn accordion. Những nút thắt này được thiết kế để kiểm soát cách cấu trúc tổ ong sụp đổ dưới tác dụng của lực, cho phép nó hấp thụ trơn tru các rung động được tạo ra bởi các tác động khác nhau, dù nhanh và cứng hay chậm và mềm.
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 cải tiến của họ dưới những cỗ máy mạnh mẽ để chứng minh tính 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.
Tác động của sự ra đời của loại vật liệu chống sốc này là rất lớn. Đối với các vận động viên, điều này có nghĩa là thiết bị có khả năng an toàn hơn, có thể giảm nguy cơ va chạm và chấn thương do té ngã. Đối với 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 cản an toàn trên đường cao tốc đến phương pháp đóng gói mà chúng ta sử dụng để vận chuyển hàng hóa dễ vỡ.
Thời gian đăng: Sep-04-2024