Các nhà nghiên cứu từ Đại học Colorado Boulder và Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia ở Hoa Kỳ đã đưa ra một cuộc cách mạngvật liệu hấp thụ sốc, đây là bước phát triển đột phá có thể thay đổi tính an toàn của sản phẩm từ dụng cụ thể thao đến phương tiện vận chuyển.
Vật liệu hấp thụ sốc mới được thiết kế này có thể chịu được những tác động đáng kể và có thể sớm được tích hợp vào dụng cụ 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 thể giảm chấn động mà còn hấp thụ nhiều lực hơn bằng cách thay đổi hình dạng, do đó đóng vai trò thông minh hơn.
Đây chính xác là những gì nhóm nghiên cứu 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 củavật liệu bọt truyền thống. Vật liệu xốp truyền thống có hiệu suất tốt trước khi bị ép quá mạnh.
Mút xốp có mặt 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, mút xốp cũng có những hạn chế. Nếu bị ép quá mức, mút xốp sẽ không còn mềm mại và đàn hồi, và hiệu suất hấp thụ lực va đập cũng 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 giảm xóc, sử dụng thuật toán máy tính để đề xuất một thiết kế không chỉ liên quan đến bản thân vật liệu mà còn liên quan đến cách sắp xếp của vật liệu. Vật liệu giảm xóc này có thể hấp thụ năng lượng gấp khoảng sáu lần so với bọt xốp tiêu chuẩn và 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 chấn truyền thống là nén tất cả các khoảng trống nhỏ trong bọt lại với nhau để hấp thụ năng lượng. Các nhà nghiên cứu đã sử dụngchất đàn hồi polyurethane nhiệt dẻoVật liệu in 3D nhằm tạo ra cấu trúc dạng lưới dạng tổ ong có thể sụp đổ một cách có kiểm soát khi chịu tác động, nhờ đó hấp thụ năng lượng hiệu quả hơn. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu muốn một thứ gì đó phổ quát hơn, có thể chịu được nhiều loại tác động khác nhau với hiệu suất tương đương.
Để đạt được điều này, họ bắt đầu với thiết kế dạng tổ ong, nhưng sau đó bổ sung thêm những điều chỉnh đặc biệt – những đường xoắn nhỏ giống như hộp đàn accordion. Những đường xoắn này nhằm mục đích kiểm soát cách cấu trúc tổ ong sụp đổ dưới tác động của lực, cho phép nó hấp thụ trơn tru các rung động tạo ra bởi các tác động khác nhau, dù là nhanh và mạnh hay chậm và nhẹ.
Điều này không chỉ là lý thuyết. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết kế của họ trong phòng thí nghiệm và ép vật liệu giảm xóc tiên tiến này dưới các máy móc 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, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.
Tác động của sự ra đời của vật liệu hấp thụ chấn động này là vô cùng to lớn. Đối với các vận động viên, điều này đồng nghĩa với việc trang bị an toàn hơn, giúp giảm thiểu nguy cơ va chạm và chấn thương do ngã. Đối với người bình thường, điều này đồng nghĩa với việc mũ bảo hiểm xe đạp có thể bảo vệ họ tốt hơn trong các vụ tai nạn. Trên phạm vi toàn cầu, công nghệ này có thể cải thiện mọi thứ, từ rào chắn 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: 14-03-2024