นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ และห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดีย ได้พัฒนานวัตกรรมที่ปฏิวัติวงการวัสดุดูดซับแรงกระแทกซึ่งนับเป็นการพัฒนาครั้งสำคัญที่สามารถเปลี่ยนแปลงมาตรฐานความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ต่างๆ ตั้งแต่อุปกรณ์กีฬาไปจนถึงการขนส่ง
วัสดุดูดซับแรงกระแทกที่ออกแบบใหม่นี้สามารถทนต่อแรงกระแทกได้อย่างมาก และอาจถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ฟุตบอล หมวกกันน็อกจักรยาน และแม้กระทั่งใช้ในบรรจุภัณฑ์เพื่อปกป้องสิ่งของที่บอบบางระหว่างการขนส่งในอนาคตอันใกล้นี้
ลองจินตนาการว่าวัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้ไม่เพียงแต่จะช่วยลดแรงกระแทกได้เท่านั้น แต่ยังสามารถดูดซับแรงได้มากขึ้นด้วยการเปลี่ยนรูปทรง จึงทำงานได้อย่างชาญฉลาดกว่าเดิม
นี่คือสิ่งที่ทีมนี้ทำได้สำเร็จอย่างแท้จริง งานวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์อย่างละเอียดในวารสารวิชาการ Advanced Material Technology โดยสำรวจวิธีการที่จะก้าวข้ามประสิทธิภาพของวัสดุโฟมแบบดั้งเดิม วัสดุโฟมแบบดั้งเดิมมีประสิทธิภาพดีก่อนที่จะถูกบีบอัดอย่างรุนแรง
โฟมมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง ไม่ว่าจะเป็นเบาะรองนั่ง หมวกกันน็อก หรือบรรจุภัณฑ์ที่ใช้สำหรับสินค้าที่เราสั่งซื้อออนไลน์ อย่างไรก็ตาม โฟมก็มีข้อจำกัดเช่นกัน หากถูกบีบอัดมากเกินไป มันจะไม่นุ่มและยืดหยุ่นอีกต่อไป และประสิทธิภาพในการดูดซับแรงกระแทกก็จะค่อยๆ ลดลง
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ และห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดีย ได้ทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างของวัสดุดูดซับแรงกระแทก และเสนอการออกแบบที่ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับตัววัสดุเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดเรียงโดยใช้ขั้นตอนวิธีทางคอมพิวเตอร์ด้วย วัสดุลดแรงสั่นสะเทือนนี้สามารถดูดซับพลังงานได้มากกว่าโฟมมาตรฐานประมาณ 6 เท่า และมากกว่าเทคโนโลยีชั้นนำอื่นๆ ถึง 25%
เคล็ดลับอยู่ที่รูปทรงเรขาคณิตของวัสดุดูดซับแรงกระแทก หลักการทำงานของวัสดุลดแรงสั่นสะเทือนแบบดั้งเดิมคือการบีบช่องว่างเล็กๆ ในโฟมเข้าด้วยกันเพื่อดูดซับพลังงาน นักวิจัยได้ใช้วัสดุเทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ การสร้างโครงสร้างตาข่ายคล้ายรังผึ้งที่ยุบตัวลงอย่างเป็นระบบเมื่อถูกกระแทก จะช่วยดูดซับพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ทีมงานต้องการบางสิ่งที่ใช้งานได้หลากหลายกว่านั้น สามารถรับมือกับแรงกระแทกหลายประเภทได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่ากัน
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ พวกเขาเริ่มต้นด้วยการออกแบบโครงสร้างแบบรังผึ้ง แต่ต่อมาได้เพิ่มการปรับแต่งพิเศษเข้าไป นั่นคือปมเล็กๆ คล้ายกับลูกสูบของหีบเพลง ปมเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมการยุบตัวของโครงสร้างรังผึ้งภายใต้แรงกระทำ ทำให้สามารถดูดซับแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากแรงกระแทกต่างๆ ได้อย่างราบรื่น ไม่ว่าจะเป็นแรงกระแทกที่รวดเร็วและรุนแรง หรือแรงกระแทกที่ช้าและเบา
นี่ไม่ใช่แค่ทฤษฎี ทีมวิจัยได้ทดสอบการออกแบบของพวกเขาในห้องปฏิบัติการ โดยการบีบอัดวัสดุดูดซับแรงกระแทกที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้ภายใต้เครื่องจักรทรงพลังเพื่อแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของมัน ที่สำคัญกว่านั้น วัสดุรองรับแรงกระแทกไฮเทคนี้สามารถผลิตได้โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเชิงพาณิชย์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
ผลกระทบจากการคิดค้นวัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้มีมหาศาล สำหรับนักกีฬา นั่นหมายถึงอุปกรณ์ที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นซึ่งสามารถลดความเสี่ยงจากการชนและการบาดเจ็บจากการหกล้มได้ สำหรับคนทั่วไป นั่นหมายถึงหมวกกันน็อคจักรยานที่สามารถให้การปกป้องที่ดีขึ้นในกรณีเกิดอุบัติเหตุ ในวงกว้าง เทคโนโลยีนี้สามารถปรับปรุงทุกอย่างตั้งแต่แผงกั้นนิรภัยบนทางหลวงไปจนถึงวิธีการบรรจุภัณฑ์ที่เราใช้ในการขนส่งสินค้าที่แตกหักง่าย
วันที่โพสต์: 4 กันยายน 2024