توسعه ضربه‌گیری به سختی فلز و سبکی فوم

به گزارش مجله خبری نگار به نقل از نیواطلس، کلید رسیدن به این ماده جدید استفاده از شبکه‌ای از پلیمر‌های الاستیک در فاز کریستال به نام "الاستومر‌های کریستال مایع" (LCEs) است که به خوبی دو ویژگی کشسانی و پایداری را با یکدیگر ادغام می‌کنند. از الاستومر‌های کریستال مایع به طور معمول برای ساخت محرک‌ها و ماهیچه‌های مصنوعی برای ربات‌ها استفاده می‌شود، اما در این مطالعه جدید محققان به بررسی توانایی این ماده در جذب انرژی پرداختند.

محققان ماده‌ای ساختند که در آن الاستومر‌های کریستال مایع در میان ساختاری سخت قرار می‌گرفت و چندین لایه از این واحد پایه را روی هم قرار دادند.

آن‌ها در چندین آزمایش بررسی کردند که این ماده تا چه حد در برابر ضربه ناشی از برخورد اشیاء با جرم و سرعت‌های مختلف مقاومت می‌کند. اجسامی با وزن بین ۱.۸ تا ۶.۸ کیلوگرم و سرعت حداکثر ۳۵.۴ کیلومتر بر ساعت به آن برخورد کردند و این ماده آن‌ها را متوقف کرد.

جای تعحب نیست که این ماده با افزودن لایه‌های بیشتر عملکرد بهتری خواهد داشت. برای مثال چگالی جذب انرژی ساختاری با چهار لایه دوبرابر ساختاری با یک لایه است.

اگرچه این ماده در حال حاضر تنها با برخورد‌هایی با سرعت حداکثر ۳۵.۴ مورد آزمایش قرار گرفته، اما محققان می‌گویند که می‌تواند ضربه‌هایی با سرعت بیشتر را نیز تحمل کند. به گفته‌ی آن‌ها از این ماده می‌توان برای بهبود کلاه‌های ایمنی، زره، سپر خودرو و سایر بخش‌های وسایل نقلیه و هواپیما استفاده کرد که در حالی که به طور موثر انرژی حاصل از ضربه را خنثی می‌کند، سبک است.

"سونگ هون کانگ" (Sung Hoon Kang) نویسنده ارشد این مقاله و استادیار مهندسی مکانیک می‌گوید: ما در مورد این یافته‌ها هیجان‌زده هستیم. این مواد محافظت بیشتری در برابر طیف گسترده‌ای از ضربه‌ها ارائه می‌کنند در حالی که سبک بودن آن‌ها مصرف سوخت و اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد و استفاده از آن را برای کاربران راحت‌تر می‌کند.

اولین مورد استفاده از این ماده در کلاه ایمنی خواهد بود و این گروه در حال کار با شرکتی برای طراحی و آزمایش این کلاه‌ها برای ورزشکاران و ارتش است.

این تحقیق در مجله‌ی "Advanced Materials" منتشر شده است.