นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียในสหรัฐอเมริกาได้เปิดตัวโครงการปฏิวัติวงการวัสดุดูดซับแรงกระแทกซึ่งถือเป็นการพัฒนาที่ก้าวล้ำที่สามารถเปลี่ยนความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ตั้งแต่อุปกรณ์กีฬาไปจนถึงการขนส่ง
วัสดุดูดซับแรงกระแทกที่ได้รับการออกแบบใหม่นี้สามารถทนต่อแรงกระแทกได้อย่างมาก และในไม่ช้านี้อาจจะนำไปใช้ในอุปกรณ์ฟุตบอล หมวกกันน็อคจักรยาน และแม้กระทั่งใช้เป็นบรรจุภัณฑ์เพื่อปกป้องสิ่งของที่บอบบางระหว่างการขนส่ง
ลองนึกภาพว่าวัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้ไม่เพียงแต่สามารถรองรับแรงกระแทกได้เท่านั้น แต่ยังสามารถดูดซับแรงได้มากขึ้นด้วยการเปลี่ยนรูปร่าง จึงมีบทบาทที่ชาญฉลาดมากขึ้น
นี่คือสิ่งที่ทีมนี้ประสบความสำเร็จอย่างแท้จริง งานวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์อย่างละเอียดในวารสารวิชาการ Advanced Material Technology โดยสำรวจว่าเราจะเอาชนะประสิทธิภาพได้อย่างไรวัสดุโฟมแบบดั้งเดิมวัสดุโฟมแบบดั้งเดิมมีประสิทธิภาพดีก่อนที่จะถูกบีบแรงเกินไป
โฟมมีอยู่ทุกที่ โฟมมีอยู่ทั่วทุกหนทุกแห่ง โฟมมีอยู่ในเบาะที่เรานอน หมวกกันน็อคที่เราสวมใส่ และบรรจุภัณฑ์ที่รับประกันความปลอดภัยของสินค้าออนไลน์ของเรา อย่างไรก็ตาม โฟมก็มีข้อจำกัดเช่นกัน หากบีบมากเกินไป โฟมจะไม่นุ่มและยืดหยุ่นอีกต่อไป และประสิทธิภาพการดูดซับแรงกระแทกจะลดลงเรื่อยๆ
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียได้ทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างของวัสดุดูดซับแรงกระแทก โดยใช้อัลกอริทึมคอมพิวเตอร์เพื่อเสนอการออกแบบที่ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับตัววัสดุเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดเรียงของวัสดุด้วย วัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้สามารถดูดซับพลังงานได้มากกว่าโฟมมาตรฐานถึงหกเท่า และมากกว่าเทคโนโลยีชั้นนำอื่นๆ ถึง 25%
ความลับอยู่ที่รูปทรงเรขาคณิตของวัสดุดูดซับแรงกระแทก หลักการทำงานของวัสดุดูดซับแรงกระแทกแบบดั้งเดิมคือการบีบช่องว่างเล็กๆ ในโฟมเข้าด้วยกันเพื่อดูดซับพลังงาน นักวิจัยใช้อีลาสโตเมอร์โพลียูรีเทนเทอร์โมพลาสติกวัสดุสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ เพื่อสร้างโครงสร้างตาข่ายคล้ายรังผึ้งที่ยุบตัวได้อย่างควบคุมได้เมื่อได้รับแรงกระแทก จึงช่วยดูดซับพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ทีมงานต้องการวัสดุที่เป็นสากลมากขึ้น สามารถรองรับแรงกระแทกได้หลากหลายประเภทด้วยประสิทธิภาพที่เท่ากัน
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ พวกเขาเริ่มต้นด้วยการออกแบบรังผึ้ง แต่ต่อมาได้เพิ่มการปรับแต่งพิเศษเข้าไป เช่น การบิดเกลียวเล็กๆ เหมือนกล่องหีบเพลง รอยบิดเกลียวเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อควบคุมการยุบตัวของโครงสร้างรังผึ้งภายใต้แรงกระทำ เพื่อให้สามารถดูดซับแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากแรงกระแทกต่างๆ ได้อย่างราบรื่น ไม่ว่าจะเป็นแรงสั่นสะเทือนที่เร็วและแรง หรือแรงสั่นสะเทือนที่ช้าและเบา
นี่ไม่ใช่แค่ทฤษฎี ทีมวิจัยได้ทดสอบการออกแบบในห้องปฏิบัติการ และทดสอบวัสดุดูดซับแรงกระแทกอันล้ำสมัยภายใต้เครื่องจักรอันทรงพลังเพื่อพิสูจน์ประสิทธิภาพ ที่สำคัญยิ่งกว่านั้น วัสดุกันกระแทกไฮเทคนี้สามารถผลิตได้ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติเชิงพาณิชย์ จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
ผลกระทบจากการกำเนิดของวัสดุดูดซับแรงกระแทกชนิดนี้มีมหาศาล สำหรับนักกีฬา นี่หมายถึงอุปกรณ์ที่อาจปลอดภัยยิ่งขึ้น ซึ่งสามารถลดความเสี่ยงจากการชนและการบาดเจ็บจากการหกล้มได้ สำหรับคนทั่วไป นี่หมายความว่าหมวกกันน็อคจักรยานสามารถให้การป้องกันที่ดีกว่าเมื่อเกิดอุบัติเหตุ ในโลกกว้าง เทคโนโลยีนี้สามารถพัฒนาได้ทุกอย่าง ตั้งแต่แผงกั้นความปลอดภัยบนทางหลวง ไปจนถึงวิธีการบรรจุภัณฑ์ที่เราใช้ในการขนส่งสินค้าที่เปราะบาง
เวลาโพสต์: 14 มี.ค. 2567