นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียได้พัฒนานวัตกรรมที่ปฏิวัติวงการวัสดุดูดซับแรงกระแทกซึ่งถือเป็นพัฒนาการอันล้ำสมัยที่จะเปลี่ยนแปลงความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ตั้งแต่อุปกรณ์กีฬาไปจนถึงการขนส่ง
วัสดุดูดซับแรงกระแทกที่ได้รับการออกแบบใหม่นี้สามารถทนต่อแรงกระแทกได้อย่างมาก และอาจจะนำไปใช้ในอุปกรณ์ฟุตบอล หมวกกันน็อคจักรยาน และแม้กระทั่งบรรจุภัณฑ์เพื่อปกป้องสิ่งของที่บอบบางระหว่างการขนส่ง
ลองนึกดูว่าวัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้ไม่เพียงแต่สามารถรองรับแรงกระแทกได้เท่านั้น แต่ยังดูดซับแรงได้มากขึ้นด้วยการเปลี่ยนรูปร่าง จึงทำงานได้อย่างชาญฉลาดมากขึ้น
นี่คือสิ่งที่ทีมนี้ประสบความสำเร็จ งานวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ Advanced Material Technology อย่างละเอียด โดยสำรวจว่าเราจะทำให้ประสิทธิภาพของวัสดุโฟมแบบเดิมดีขึ้นกว่าได้อย่างไร วัสดุโฟมแบบเดิมมีประสิทธิภาพดีก่อนที่จะถูกกดทับแรงเกินไป
โฟมมีอยู่ทุกที่ มีอยู่ในเบาะรองนั่ง หมวกกันน็อคที่เราสวมใส่ และบรรจุภัณฑ์ที่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ที่เราซื้อของออนไลน์ อย่างไรก็ตาม โฟมก็มีข้อจำกัดเช่นกัน หากถูกบีบมากเกินไป โฟมจะไม่นุ่มและยืดหยุ่นอีกต่อไป และประสิทธิภาพในการดูดซับแรงกระแทกจะลดลงเรื่อยๆ
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียได้ทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างของวัสดุดูดซับแรงกระแทกและเสนอการออกแบบที่ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับวัสดุเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับการจัดวางโดยใช้อัลกอริทึมคอมพิวเตอร์อีกด้วย วัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้สามารถดูดซับพลังงานได้มากกว่าโฟมมาตรฐานประมาณ 6 เท่าและมากกว่าเทคโนโลยีชั้นนำอื่นๆ ถึง 25%
ความลับอยู่ที่รูปทรงเรขาคณิตของวัสดุดูดซับแรงกระแทก หลักการทำงานของวัสดุดูดซับแรงกระแทกแบบดั้งเดิมคือการบีบช่องว่างเล็กๆ ทั้งหมดในโฟมเข้าด้วยกันเพื่อดูดซับพลังงาน นักวิจัยใช้วัสดุอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนเทอร์โมพลาสติกสำหรับการพิมพ์แบบ 3 มิติ โดยสร้างโครงตาข่ายคล้ายรังผึ้งที่ยุบตัวลงอย่างควบคุมได้เมื่อได้รับแรงกระแทก จึงสามารถดูดซับพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ทีมงานต้องการสิ่งที่เป็นสากลมากขึ้น ซึ่งสามารถรับมือกับแรงกระแทกประเภทต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่ากัน
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ พวกเขาได้เริ่มด้วยการออกแบบรังผึ้ง แต่ต่อมาได้เพิ่มการปรับแต่งพิเศษ เช่น ปมเล็กๆ เช่น หีบเพลงแบบหีบเพลง ปมเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมการยุบตัวของโครงสร้างรังผึ้งภายใต้แรงกด ทำให้สามารถดูดซับแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากแรงกระแทกต่างๆ ได้อย่างราบรื่น ไม่ว่าจะแรงเร็วหรือแรงมาก หรือช้าหรือเบา
นี่ไม่ใช่แค่ทฤษฎีเท่านั้น ทีมวิจัยได้ทดสอบการออกแบบของพวกเขาในห้องปฏิบัติการ โดยบีบวัสดุดูดซับแรงกระแทกอันสร้างสรรค์ของพวกเขาด้วยเครื่องจักรที่ทรงพลังเพื่อแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของมัน ที่สำคัญกว่านั้น วัสดุกันกระแทกไฮเทคนี้สามารถผลิตได้โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเชิงพาณิชย์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
ผลกระทบจากการผลิตวัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้มหาศาล สำหรับนักกีฬา นี่หมายถึงอุปกรณ์ที่อาจปลอดภัยกว่าซึ่งสามารถลดความเสี่ยงของการชนและการบาดเจ็บจากการหกล้มได้ สำหรับคนทั่วไป นั่นหมายถึงหมวกกันน็อคจักรยานสามารถให้การป้องกันที่ดีกว่าเมื่อเกิดอุบัติเหตุ ในโลกที่กว้างขึ้น เทคโนโลยีนี้สามารถปรับปรุงทุกอย่างได้ ตั้งแต่แผงกั้นความปลอดภัยบนทางหลวงไปจนถึงวิธีการบรรจุหีบห่อที่เราใช้ในการขนส่งสินค้าที่เปราะบาง
เวลาโพสต์: 04-09-2024