นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียได้พัฒนานวัตกรรมที่ปฏิวัติวงการวัสดุดูดซับแรงกระแทกซึ่งถือเป็นพัฒนาการอันก้าวล้ำที่จะสามารถเปลี่ยนแปลงความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ได้ตั้งแต่อุปกรณ์กีฬาไปจนถึงการขนส่ง
วัสดุดูดซับแรงกระแทกที่ได้รับการออกแบบใหม่นี้สามารถทนต่อแรงกระแทกได้อย่างมาก และในไม่ช้านี้อาจจะนำไปใช้ในอุปกรณ์ฟุตบอล หมวกกันน็อคจักรยาน และแม้กระทั่งใช้เป็นบรรจุภัณฑ์เพื่อปกป้องสิ่งของที่บอบบางระหว่างการขนส่ง
ลองนึกภาพว่าวัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้ไม่เพียงแต่สามารถรองรับแรงกระแทกได้เท่านั้น แต่ยังดูดซับแรงได้มากขึ้นด้วยการเปลี่ยนรูปร่าง จึงทำงานได้อย่างชาญฉลาดมากขึ้น
นี่คือสิ่งที่ทีมนี้ประสบความสำเร็จอย่างแท้จริง งานวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์อย่างละเอียดในวารสารวิชาการ Advanced Material Technology โดยศึกษาว่าเราจะพัฒนาประสิทธิภาพให้เหนือกว่าวัสดุโฟมแบบดั้งเดิมได้อย่างไร วัสดุโฟมแบบดั้งเดิมมีประสิทธิภาพดีก่อนที่จะถูกกดทับจนแน่นเกินไป
โฟมมีอยู่ทุกที่ โฟมมีอยู่ทั่วทุกหนทุกแห่ง โฟมมีอยู่ในเบาะที่เรานอน หมวกกันน็อคที่เราสวมใส่ และบรรจุภัณฑ์ที่รับประกันความปลอดภัยของสินค้าออนไลน์ของเรา อย่างไรก็ตาม โฟมก็มีข้อจำกัดเช่นกัน หากบีบมากเกินไป โฟมจะไม่นุ่มและยืดหยุ่นอีกต่อไป และประสิทธิภาพการดูดซับแรงกระแทกจะลดลงเรื่อยๆ
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียได้ทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างของวัสดุดูดซับแรงกระแทก และเสนอการออกแบบที่ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับตัววัสดุเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดเรียงโดยใช้อัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ วัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้สามารถดูดซับพลังงานได้มากกว่าโฟมมาตรฐานประมาณ 6 เท่า และมากกว่าเทคโนโลยีชั้นนำอื่นๆ ถึง 25%
ความลับอยู่ที่รูปทรงเรขาคณิตของวัสดุดูดซับแรงกระแทก หลักการทำงานของวัสดุดูดซับแรงกระแทกแบบดั้งเดิมคือการบีบช่องว่างเล็กๆ ในโฟมเข้าด้วยกันเพื่อดูดซับพลังงาน นักวิจัยใช้วัสดุอีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนเทอร์โมพลาสติกสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ โดยสร้างโครงสร้างตาข่ายคล้ายรังผึ้งที่ยุบตัวได้อย่างควบคุมได้เมื่อถูกกระแทก จึงดูดซับพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ทีมงานต้องการวัสดุที่ใช้งานได้หลากหลายมากขึ้น สามารถรองรับแรงกระแทกได้หลากหลายประเภทด้วยประสิทธิภาพที่เท่ากัน
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ พวกเขาเริ่มต้นด้วยการออกแบบรังผึ้ง แต่ต่อมาได้เพิ่มการปรับแต่งพิเศษ เช่น ปมเล็กๆ อย่างเช่นหีบเพลงแบบหีบเพลง ปมเหล่านี้ออกแบบมาเพื่อควบคุมการยุบตัวของโครงสร้างรังผึ้งภายใต้แรงกระทำ ช่วยให้ดูดซับแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากแรงกระแทกต่างๆ ได้อย่างราบรื่น ไม่ว่าจะเป็นแรงเร็วหรือแรงน้อย หรือแรงน้อยหรือเบา
นี่ไม่ใช่แค่ทฤษฎี ทีมวิจัยได้ทดสอบการออกแบบในห้องปฏิบัติการ โดยนำวัสดุดูดซับแรงกระแทกอันล้ำสมัยไปอัดกับเครื่องจักรอันทรงพลังเพื่อพิสูจน์ประสิทธิภาพ ที่สำคัญกว่านั้น วัสดุกันกระแทกไฮเทคนี้สามารถผลิตได้ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติเชิงพาณิชย์ จึงเหมาะกับการใช้งานที่หลากหลาย
ผลกระทบจากการกำเนิดวัสดุดูดซับแรงกระแทกชนิดนี้มีมหาศาล สำหรับนักกีฬา นี่หมายถึงอุปกรณ์ที่อาจปลอดภัยยิ่งขึ้น ซึ่งสามารถลดความเสี่ยงจากการชนและการบาดเจ็บจากการหกล้มได้ สำหรับคนทั่วไป นี่หมายความว่าหมวกกันน็อคจักรยานสามารถให้การป้องกันที่ดีกว่าเมื่อเกิดอุบัติเหตุ ในโลกที่กว้างใหญ่ขึ้น เทคโนโลยีนี้สามารถพัฒนาทุกสิ่งได้ ตั้งแต่แผงกั้นความปลอดภัยบนทางหลวง ไปจนถึงวิธีการบรรจุภัณฑ์ที่เราใช้ในการขนส่งสินค้าที่เปราะบาง
เวลาโพสต์: 4 ก.ย. 2567