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科學(xué)家開發(fā)新型減震材料 堅(jiān)固如金屬但輕如泡沫

時(shí)間:2022-03-11 20:18:54 來源: cnBeta.COM


這種新材料的關(guān)鍵是所謂的液晶彈性體(LCEs)。這些是處于液態(tài)結(jié)晶階段的彈性聚合物網(wǎng)絡(luò),使它們具有彈性和穩(wěn)定性的有用組合。LCEs通常用于制造機(jī)器人的執(zhí)行器和人工肌肉,但在新研究中,研究人員調(diào)查了這種材料吸收能量的能力。

該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了由傾斜的LCE梁組成的材料,夾在堅(jiān)硬的支撐結(jié)構(gòu)之間。這個(gè)基本單元在材料上重復(fù)多層,因此它們?cè)谑艿經(jīng)_擊時(shí)將以不同的速度彎曲,有效地消散能量。

在一系列的實(shí)驗(yàn)中,研究小組測(cè)試了這種材料在不同速度下對(duì)不同質(zhì)量的沖擊的承受能力如何。這些材料被重量在4至15磅(1.8至6.8公斤)之間的物體以高達(dá)22英里/小時(shí)(35.4公里/小時(shí))的速度撞擊,而且,肯定的是,它們能保持住。

也許毫不奇怪,這種材料在更多的結(jié)構(gòu)層中表現(xiàn)得更好。例如,一個(gè)有四層的結(jié)構(gòu),其能量吸收密度幾乎是單層結(jié)構(gòu)的兩倍。

雖然迄今為止這些材料僅在最高22英里/小時(shí)的沖擊下進(jìn)行了測(cè)試,但研究小組表示,它們應(yīng)該也能吸收更高速度的撞擊。

研究人員表示,這種材料可用于提高頭盔、防彈衣、汽車保險(xiǎn)杠以及車輛和飛機(jī)的其他部件的安全性,在保持輕質(zhì)的同時(shí)有效地消散撞擊的能量。

高級(jí)作者、機(jī)械工程系助理教授Sung Hoon Kang說:“我們對(duì)我們關(guān)于新材料的極端能量吸收能力的發(fā)現(xiàn)感到興奮。這種材料提供了更多的保護(hù),可以抵御廣泛的沖擊,但更輕的材料可以減少燃料消耗和車輛的環(huán)境影響,同時(shí)對(duì)防護(hù)裝備的佩戴者來說更舒適。”

第一個(gè)使用案例將是頭盔,因?yàn)樵搱F(tuán)隊(duì)目前正在與一家公司合作,為運(yùn)動(dòng)員和軍隊(duì)設(shè)計(jì)和測(cè)試這種防護(hù)裝備。

該研究發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。


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