นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ และห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดียในสหรัฐอเมริกา ได้เปิดตัวนวัตกรรมที่ปฏิวัติวงการวัสดุดูดซับแรงกระแทกซึ่งนับเป็นการพัฒนาครั้งสำคัญที่สามารถเปลี่ยนแปลงความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ได้หลากหลาย ตั้งแต่อุปกรณ์กีฬาไปจนถึงการขนส่ง
วัสดุดูดซับแรงกระแทกที่ออกแบบใหม่นี้สามารถทนต่อแรงกระแทกได้อย่างมาก และอาจถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ฟุตบอล หมวกกันน็อกจักรยาน และแม้กระทั่งใช้ในบรรจุภัณฑ์เพื่อปกป้องสิ่งของที่บอบบางระหว่างการขนส่งในอนาคตอันใกล้นี้
ลองจินตนาการว่าวัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้ไม่เพียงแต่จะช่วยลดแรงกระแทกได้เท่านั้น แต่ยังสามารถดูดซับแรงได้มากขึ้นด้วยการเปลี่ยนรูปทรง จึงมีบทบาทที่ชาญฉลาดกว่าเดิม
นี่คือสิ่งที่ทีมนี้ได้ทำสำเร็จอย่างแท้จริง งานวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์อย่างละเอียดในวารสารวิชาการ Advanced Material Technology โดยสำรวจว่าเราจะสามารถก้าวข้ามขีดจำกัดประสิทธิภาพได้อย่างไรวัสดุโฟมแบบดั้งเดิมวัสดุโฟมแบบดั้งเดิมจะมีประสิทธิภาพดีก่อนที่จะถูกบีบอัดอย่างแรงเกินไป
โฟมมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง ไม่ว่าจะเป็นเบาะรองนั่ง หมวกกันน็อก หรือบรรจุภัณฑ์ที่ใช้สำหรับสินค้าที่เราสั่งซื้อออนไลน์ อย่างไรก็ตาม โฟมก็มีข้อจำกัดเช่นกัน หากถูกบีบอัดมากเกินไป มันจะไม่นุ่มและยืดหยุ่นอีกต่อไป และประสิทธิภาพในการดูดซับแรงกระแทกก็จะค่อยๆ ลดลง
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ และห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดีย ได้ทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างของวัสดุดูดซับแรงกระแทก โดยใช้ขั้นตอนวิธีคอมพิวเตอร์เพื่อเสนอการออกแบบที่ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับตัววัสดุเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดเรียงของวัสดุด้วย วัสดุลดแรงสั่นสะเทือนนี้สามารถดูดซับพลังงานได้มากกว่าโฟมมาตรฐานประมาณ 6 เท่า และมากกว่าเทคโนโลยีชั้นนำอื่นๆ ถึง 25%
เคล็ดลับอยู่ที่รูปทรงเรขาคณิตของวัสดุดูดซับแรงกระแทก หลักการทำงานของวัสดุลดแรงสั่นสะเทือนแบบดั้งเดิมคือการบีบช่องว่างเล็กๆ ในโฟมเข้าด้วยกันเพื่อดูดซับพลังงาน นักวิจัยได้ใช้เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ทีมงานกำลังพัฒนาวัสดุสำหรับการพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างโครงสร้างตาข่ายคล้ายรังผึ้งที่ยุบตัวลงอย่างเป็นระบบเมื่อได้รับแรงกระแทก ซึ่งจะช่วยดูดซับพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่พวกเขาต้องการวัสดุที่ใช้งานได้หลากหลายกว่านั้น ซึ่งสามารถรับมือกับแรงกระแทกหลายประเภทได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่ากัน
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ พวกเขาเริ่มต้นด้วยการออกแบบโครงสร้างแบบรังผึ้ง แต่จากนั้นก็เพิ่มการปรับแต่งพิเศษเข้าไป – การบิดเล็กๆ น้อยๆ คล้ายกับกล่องหีบเพลง การบิดงอเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อควบคุมการยุบตัวของโครงสร้างรังผึ้งภายใต้แรงกระแทก ทำให้สามารถดูดซับแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากแรงกระแทกต่างๆ ได้อย่างราบรื่น ไม่ว่าจะเป็นแรงกระแทกที่รวดเร็วและรุนแรง หรือแรงกระแทกที่ช้าและเบา
นี่ไม่ใช่แค่ทฤษฎี ทีมวิจัยได้ทดสอบการออกแบบของพวกเขาในห้องปฏิบัติการและบีบอัดวัสดุดูดซับแรงกระแทกที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้ภายใต้เครื่องจักรทรงพลังเพื่อพิสูจน์ประสิทธิภาพของมัน ที่สำคัญกว่านั้น วัสดุรองรับแรงกระแทกไฮเทคนี้สามารถผลิตได้โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเชิงพาณิชย์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
ผลกระทบจากการคิดค้นวัสดุดูดซับแรงกระแทกนี้มีมหาศาล สำหรับนักกีฬา นั่นหมายถึงอุปกรณ์ที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นซึ่งสามารถลดความเสี่ยงจากการชนและการบาดเจ็บจากการหกล้มได้ สำหรับคนทั่วไป นั่นหมายถึงหมวกกันน็อคจักรยานที่สามารถให้การปกป้องที่ดีขึ้นในกรณีเกิดอุบัติเหตุ ในวงกว้าง เทคโนโลยีนี้สามารถปรับปรุงทุกอย่างได้ ตั้งแต่แผงกั้นนิรภัยบนทางหลวงไปจนถึงวิธีการบรรจุภัณฑ์ที่เราใช้ในการขนส่งสินค้าที่แตกหักง่าย
วันที่โพสต์: 14 มีนาคม 2024