ABD Ordusu Araştırma Laboratuvarı, 10 Kat Daha Fazla Enerji Emen 'Süper Köpük'ün Yaratıldığını Duyurdu

Amerika Birleşik Devletleri Ordusu Araştırma Laboratuvarı (ARL) tarafından finanse edilen araştırma, mevcut enerji emici köpüklerden on kat daha fazla enerji emen kompozit bir 'süper köpük' malzemesi geliştirdi.

Teksas A&M liderliğindeki araştırma ekibi, gelişmiş teknolojilerin arkasında yer alıyor. enerjiEmici malzeme, enerjiyi güvenli ve verimli bir şekilde dağıtma konusundaki büyük yeteneğinin, Amerikan birlikleri için uygulamalar da dahil olmak üzere benzeri görülmemiş bir koruma sağlayabileceğini söyledi. Kasklar ve patlamaya dayanıklı araç koltukları.

Onun nedeniyle ayarlanabilirlikARL tarafından finanse edilen ekip, ultra enerji emici süper köpüklerinin aynı zamanda sivil güvenliği de artırabileceğini söyledi. motosiklet fazla ağırlık eklemeden veya konfordan ödün vermeden kasklar ve araba koltukları.

Süper Köpük Maliyet ve Enerji Tüketim Gücü Arasındaki Dengeyi Ortadan Kaldırır

bir ifade Süper köpüğün gelişimini duyuran çalışma lideri, Teksas A&M Mühendislik Koleji Nanoyapılı Malzemeler Laboratuvarı yöneticisi Dr. Mohammad Naraghi, insanların günlük olarak etkileşime girdiği nesnelerin çoğunun bir kısmının köpükten yapıldığını kaydetti.

Naraghi, "Etrafımız köpüklerle çevrili" dedi.

Uygulamaların büyük çoğunluğunda köpükler, enerjiyi emerek darbeleri tamponlayacak şekilde tasarlanmıştır. ARL tarafından finanse edilen ekibe göre malzemenin sırrı yapısında yatıyor. Katıdan farklı olarak malzemelerköpükler minik parçacıklarla dolu hava basınç altında çöken cepler. Bu deformasyon darbe enerjisini dağıtarak paketleri hasardan korur. ulaşım ve motosiklet sürücülerinin daha ciddi yaralanmalara uğraması çarpışmalar.

Ancak Naraghi'ye göre tüm köpükler eşit yaratılmamıştır. Düşük maliyetli endüstriyel ve ticari köpüklerin çoğu, koruyucu özelliklerini kaybetmeden önce emebilecekleri enerji miktarını sınırlayan kaotik iç yapılar içerir. Daha organize köpükler mevcut olsa da, bunların gelişmiş enerji dağıtma yetenekleri önemli bir maliyete neden olur.

Bu, köpük maliyeti ile kalitesi arasında bir denge kurulmasına neden oldu ve Orduyu daha emici, düşük maliyetli bir süper köpük araştırmasını finanse etmeye motive etti. Bu arayış, Texas A&M ekibini Köpük İçi Eklemeli Üretim veya IFAM adı verilen bir tekniğe yönlendirdi.

Testler, Malzemenin Destek Sunma ve Gücü Dağıtma konusundaki İkili Yeteneğini Gösteriyor

ARL'de Stratejik Polimerler Eklemeli Üretim ekip lideri Dr. Eric Wetzel'e göre IFAM, ekibin doğrudan geleneksel, düşük maliyetli açık hücreli köpük içerisinde özelleştirilmiş bir elastomerik iskelet oluşturmasına olanak tanıyan "basit, bilgisayar destekli bir üretim sürecidir". Elastomer iç iskeleti inşa ederken IFAM süreci, ekibin iç iskeletin aralığını, açısını ve esnekliğini özel olarak ayarlamasına olanak sağladı. Sonuç, sıradan köpüğün içine doğrudan enjekte edilen ve ona ultra enerji dağıtıcı süper köpük özellikleri kazandıran organize plastik desteklerden oluşan bir ağdır.

Ekip, kendi süper köpük prototipini oluşturduktan sonra onu çeşitli koşullar altında test etti. Beklendiği gibi, bu testler iki önemli bulguyu ortaya çıkardı. İlk olarak, malzeme basınca maruz kaldığında hibrit kompozit köpük bir destek görevi görüyor ve enjekte edilen destekleri sabit tutarak erken bükülmelerini önlüyor. Ancak basınç arttıkça payandalar kuvveti çevredeki köpüğe yeniden dağıtır.

Ekip, destek ve yükün dağıtılması arasındaki bu geçişin, yeni malzemeye, mevcut köpük seçeneklerinden 10 kat daha güçlü, eşi benzeri görülmemiş bir basınca dayanma yeteneği kazandırdığını söyledi. Wetzel'e göre, bu "geniş özellik yelpazesi" ve basit üretim süreci, süper köpüklerini potansiyel bir oyun değiştirici haline getiriyor.

Araştırmacı, "IFAM süreci her iki dünyanın en iyilerini birleştirerek düşük maliyetli, özelleştirilebilir, yüksek performanslı bir kompozit enerji emici sağlıyor" diye açıkladı.

Naraghi, "Bu, sinerjinin büyüsü" diye ekledi. “Köpük ve payandalar arasında simbiyotik bir kompozit.”

Özelleştirilmiş Dolgu 10 Kat Daha Dayanıklıdır ve Konfor İçin Ayarlanmıştır

Potansiyel askeri uygulamaları tartışırken Wetzel, enerji emici malzemelerin balistik kasklarda ve patlamaya dayanıklı koltuk minderlerinde halihazırda oynadığı kritik rolün altını çizdi. Bu nedenle, on kat daha fazla enerji emen, ağırlığı artırmayan, yaralanmaları azaltabilen ve potansiyel olarak hayat kurtarabilen bir süper köpük eklemenin, mühendislik açısından bir kazan-kazandan daha fazlası olduğunu ekledi; bu "hiç düşünmeden".

Naraghi, "Askeri kasklara yalnızca katmanlar eklemiyoruz" dedi. "Mevcut dolgulardan daha dayanıklı, aynı zamanda yorulmadan gün boyu giyilebilecek kadar hafif bir kompozit kalkan kullanıyoruz."

Wetzel, malzemenin özel olarak ayarlanabilmesini tartışırken, süper köpüğün "ABD Ordusu için önemli bir endişe kaynağı olmaya devam eden" kafa ve beyin yaralanmalarını önlemenin yanı sıra konfor için de ayarlanabileceğini belirtti.

Naraghi, "Hibrit köpüğümüzle yastığınızın farklı bölgelerinin farklı tercihlerinize göre ayarlanmasını sağlayabilirsiniz" diye açıkladı. "Örneğin, boyun için sert, sırt için yumuşak ve bacaklar için orta boy. Tamamen kişinin ihtiyaçlarına, rahatlığına ve fizyolojisine göre özelleştirilebilir."

ARL araştırmacısı ayrıca süper köpüklerini oluşturmak için kullanılan IFAM işleminin "ölçeklendirilmiş, gerçek dünya üretimine kolayca aktarılabileceğini" belirtti. Örneğin süper köpük, bisiklet, motosiklet veya çeşitli spor aktiviteleri için tasarlanan kaskların koruyucu yeteneklerini geliştirebilir.

Naraghi, "Aslında, yüksek enerjili darbeleri absorbe edecek şekilde tasarlanmış herhangi bir donanım" diye açıkladı.

Ekibin halihazırda araştırdığı uygulamalardan biri, çarpışmaya bağlı yaralanmaları ve ölümleri potansiyel olarak azaltmak için araba tamponlarına ve iç mekanlarına süper köpük eklemeyi içeriyor. Araştırma ekibine göre köpüklerini bu şekilde kullanmak, yolcuları mevcut dolgunun dayanacak şekilde optimize edilmediği darbelerden korumak için araçlara "acımasız çarpışmaları yutabilen" yüksek teknolojili bir enerji 'tuzağı' aşılayacak.

Naraghi, "Keşfetmekle ilgilendiğimiz bir geçiş, yolcu ve çocuk güvenlik koltuklarıdır" diye açıkladı.

Süper Köpük, Uçak Motorunun Düşük Gürültüsünü Azaltabilir

İlgisiz başka bir uygulama, süper köpüğün gürültüyü azaltma yeteneğini içerir. ARL tarafından finanse edilen ekip, malzemenin amaçlanan tasarımı olmasa da, ilk belirtilerin köpüğün güçlü ses yalıtım özelliklerine sahip olduğunu gösterdiğini söyledi.

Naraghi, "Köpüğün özelliklerini, belirli frekans bantlarını ve titreşimleri sönümleyen, hatta tamamen ortadan kaldıran mükemmel bir ses emici olacak şekilde değiştirebilirsiniz" diye açıkladı.

Bu malzeme, sürücüler için yol gürültüsünü azaltmanın yanı sıra, uçak motorunun kabin boyunca yankılanan derin, alçak gürültüsünü de azaltabilir.

Naraghi, "Akustik uygulamalar hala erken araştırma aşamalarında, ancak köpüğü mevcut malzemelerden daha iyi performans gösteren aktif bir ses filtresine dönüştürmek için bu özelliği daha fazla araştırmak istiyoruz" dedi.

Çalışma “Köpük içi katmanlı üretim: Ayarlanabilir mekaniğe sahip elastomerik hücresel kompozitler” Kompozit Yapılarda yayınlandı.

Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief'te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].