החוקרים פיתחו סוג חדש של חומר בולם זעזועים תרמופלסטי פוליאוריטן (TPU)

חוקרים מאוניברסיטת קולורדו בולדר והמעבדה הלאומית של סנדיה פיתחו מהפכןחומר סופג הלם, שהיא פיתוח פורץ דרך שיכולה לשנות את בטיחות המוצרים הנעים בין ציוד ספורט לתחבורה.

חומר סופג זעזועים זה עוצב לאחרונה מסוגל לעמוד בהשפעות משמעותיות ועשוי בקרוב להיות משולב בציוד כדורגל, קסדות אופניים ואף להשתמש באריזה כדי להגן על פריטים עדינים במהלך ההובלה.

תאר לעצמך שחומר סופג זעזועים זה לא יכול רק להשפעות על כרית, אלא גם לספוג יותר כוח על ידי שינוי צורתו, ובכך לפעול בצורה מושכלת יותר.

זה בדיוק מה שהצוות הזה השיג. המחקר שלהם פורסם בכתב העת Academic Advanced Technology Technology Technology, ובוחן כיצד אנו יכולים לעלות על הביצועים של חומרי קצף מסורתיים. חומרי קצף מסורתיים מתפקדים היטב לפני שנדחקו חזק מדי.

קצף נמצא בכל מקום. זה קיים בכריות שאנו נשענים, הקסדות שאנו לובשים, והאריזה שמבטיחה את בטיחות מוצרי הקניות המקוונים שלנו. עם זאת, לקצף יש גם את המגבלות שלו. אם הוא נדחק יותר מדי, הוא כבר לא יהיה רך ואלסטי, וביצועי ספיגת ההשפעה שלו יירדו בהדרגה.

חוקרים מאוניברסיטת קולורדו בולדר והמעבדה הלאומית של סנדיה ערכו מחקר מעמיק על מבנה חומרים סופגים הלם והציעו תכנון שלא קשור רק לחומר עצמו, אלא גם לסידורו באמצעות אלגוריתמי מחשב. חומר דעיכה זה יכול לספוג פי שישה יותר אנרגיה מאשר קצף סטנדרטי ו -25% יותר אנרגיה מאשר טכנולוגיות מובילות אחרות.

הסוד טמון בצורת הגיאומטרית של החומר הסופג בהלם. העיקרון העובד של חומרי דעיכה מסורתיים הוא לסחוט את כל החללים הזעירים בקצף יחד כדי לספוג אנרגיה. חוקרים השתמשוחומר אלסטומר פוליאוריטן תרמופלסטילהדפסת תלת מימד, יצירת חלת דבש כמו מבנה סריג שמתמוטט באופן מבוקר כאשר מושפע, ובכך סופג בצורה יעילה יותר אנרגיה. אבל הצוות רוצה משהו אוניברסלי יותר, מסוגל להתמודד עם סוגים שונים של השפעות באותה יעילות.

כדי להשיג זאת, הם התחילו בעיצוב חלת דבש, אך בהמשך הוסיפו התאמות מיוחדות - קשרים קטנים כמו מפוח אקורדיון. קשרים אלה נועדו לשלוט על האופן בו מבנה חלת הדבש מתמוטט תחת כוח, ומאפשר לו לספוג בצורה חלקה את התנודות הנוצרות על ידי השפעות שונות, בין אם מהירות וקשות או איטיות ורך.

זה לא רק תיאורטי. צוות המחקר בדק את עיצובם במעבדה, וסחט את חומר הספיגה החדשני שלהם בהלם תחת מכונות עוצמתיות כדי להדגים את יעילותו. חשוב מכך, ניתן לייצר חומר ריפוד היי-טק זה באמצעות מדפסות תלת מימד מסחריות, מה שהופך אותו למגוון רחב של יישומים.

ההשפעה של לידתו של חומר סופג הלם זה היא אדירה. עבור ספורטאים פירושו ציוד שעשוי להיות בטוח יותר שיכול להפחית את הסיכון להתנגשות ונפילה. עבור אנשים רגילים, פירוש הדבר שקסדות אופניים יכולות לספק הגנה טובה יותר בתאונות. בעולם רחב יותר, טכנולוגיה זו יכולה לשפר את הכל, החל מחסומי בטיחות בכבישים מהירים ועד שיטות האריזה בהן אנו משתמשים כדי להעביר מוצרים שבירים.