08:19 2022-12-01
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Noua spumă pe bază de nanotuburi de carbon promite o protecție superioară împotriva comoțiilor
_ Nou carbon Spuma pe bază de nanotuburi promite o protecție superioară împotriva comoțiilor cerebrale
Dezvoltată de inginerii de la Universitatea Wisconsin-Madison, o spumă ușoară, ultra-absorbantă a șocurilor ar putea îmbunătăți considerabil căștile concepute pentru a proteja oamenii de loviturile puternice.
Noul material prezintă o absorbție specifică de energie de 18 ori mai mare decât spuma utilizată în prezent în căptușelile căștilor militare de luptă din SUA, precum și o rezistență și o rigiditate mult mai mari, ceea ce i-ar putea permite să ofere o protecție îmbunătățită la impact.
Forțele fizice de la un impact pot provoca traume la nivelul creierului, provocând o comoție cerebrală. Dar materialele pentru căști care absorb și disipează mai bine această energie cinetică înainte de a ajunge la creier ar putea ajuta la atenuarea sau chiar la prevenirea comoțiilor cerebrale și a altor leziuni traumatice ale creierului.
Partenerul industrial al cercetătorilor, producătorul de căști Team Wendy , experimentează cu noul material dintr-un prototip de căptușeală de cască pentru a investiga performanța acestuia în scenarii din lumea reală.
„Acest material nou are un potențial extraordinar de absorbție a energiei și, prin urmare, de atenuare a impactului, care, la rândul său, ar trebui să scadă semnificativ. probabilitatea unei leziuni cerebrale”, spune Ramathasan Thevamaran, profesor de fizică inginerească UW–Madison, care a condus cercetarea.
Echipa a detaliat progresul său într-un studiu publicat recent în jurnalul Extreme Mechanics Letters.
p>
Noul material este o spumă de nanotuburi de carbon arhitecturată, aliniată vertical. Pentru a-l crea, cercetătorii au început cu nanotuburi de carbon - cilindri de carbon cu grosimea de doar un atom în fiecare strat - ca elemente de bază.
Nanotuburile de carbon au deja proprietăți mecanice excepționale și, pentru a le îmbunătăți și mai mult performanța, cercetătorii au proiectat un material cu caracteristici structurale unice pe mai multe scale de lungime. Arhitectura inedită a materialului constă din numeroase structuri cilindrice la scară micrometrică, fiecare făcută din mai multe nanotuburi de carbon.
Descoperirea parametrilor optimi de proiectare ai noii spume, cum ar fi grosimea cilindrilor, diametrul lor interior și golul. între cilindrii adiacenți — nu era o sarcină mică. Cercetătorii au efectuat în mod sistematic experimente în care au variat fiecare parametru și au studiat toate combinațiile posibile.
„Așa că am luat câteva grosimi diferite, apoi am testat asta cu fiecare dimensiune de diametru și fiecare spațiu posibil și așa mai departe, ", spune Thevamaran. „În total, am analizat 60 de combinații diferite și am efectuat trei teste pe fiecare probă, așa că 180 de experimente au fost incluse în acest studiu.”
Au descoperit un câștigător clar. Cilindrii cu o grosime de 10 micrometri sau mai puțin, aranjați unul lângă celălalt, au produs o spumă cu cele mai bune proprietăți de absorbție a șocurilor.
„M-am așteptat ca proprietățile generale să se îmbunătățească datorită arhitecturii noastre interactive, dar am a fost surprins de cât de dramatic au fost îmbunătățite proprietățile când cilindrii aveau o grosime de 10 micrometri”, spune Thevamaran. „S-a datorat unui efect de dimensiune neobișnuit care a apărut în relațiile proces-structură-proprietate. Efectul a fost foarte pronunțat și s-a dovedit a fi destul de avantajos pentru proprietățile pe care le vizam.”
În În plus, noul material poate rămâne puternic cu absorbție a șocurilor atât la temperaturi foarte ridicate, cât și la temperaturi foarte scăzute, datorită blocurilor sale de construcție din nanotuburi de carbon, ceea ce îl face util pentru aplicații într-o gamă largă de medii extreme.
Cercetătorii, inclusiv Komal Chawla, asociat de cercetare postdoctoral UW-Madison și studenții absolvenți Abhishek Gupta și Abhijeet S. Bhardwaj, își brevetează inovația prin Wisconsin Alumni Research Foundation. Colaborarea universități-industrie a făcut parte din programul PANTHER condus de UW¬–Madison, o inițiativă de cercetare interdisciplinară care dezvoltă soluții care să permită o mai bună detectare și prevenire a leziunilor cerebrale traumatice.
Comentarii:
Adauga Comentariu