Он по-разному реагирует на каждое воздействие: новаторский материал может полностью изменить автомобильное движение | #
Ученые из Шотландии и Италии представили новый тип стального материала, напечатанного на 3D-принтере, который буквально скручивается после удара и таким образом эффективно поглощает энергию. Это так называемый «адаптивный крутильный метаматериал» может произвести революцию как в автомобильной, так и в авиационной безопасности в будущем. Профессор Шанмугам Кумар, руководитель группы Инженерная школа Джеймса Ватта при Университете Глазгокоторый координировал проект с партнерами из Политехнического университета Марке, Университета Л'Акуила и Итальянского национального института ядерной физики. Результаты исследования были опубликованы в престижном научном журнале Advanced Materials.
материал был создан путем 3D-печати из стали, что позволило исследователям создать точную сеть гироидов, красивая трехмерная структура с бесчисленными взаимосвязанными полостями. При нанесении на него воздействия конструкция не пытается сопротивляться прямым сопротивлением.но он начинает скручиваться и таким образом понемногу поглощает энергию. В отличие от сегодняшних зон деформации, которые всегда реагируют одинаково, этот метаматериал можно корректировать механически. Ученые смогут точно определить, насколько сильно он сможет крутить, с какой силой они напрямую меняют его твердость и способность поглощать удары.
Другие свойства, основанные на кручении
В ходе экспериментов команда протестировала три варианта материала с разной степенью скручивания. Когда его полностью лишили возможности вращаться, он стал чрезвычайно жестким и поглощал до 15,36 джоулей энергии на грамм. При свободном скручивании его сопротивление было примерно на десять процентов ниже, но он реагировал более гибко. Однако если он позволял себя «перекатывать», его способность поглощать энергию снижалась примерно на треть. Эти результаты подтвердили, что новый материал может переключаться с жесткой брони на мягкий амортизатор только за счет механической регулировки, без необходимости использования какой-либо электроники или датчиков.
Профессор Кумар объясняет, что это совершенно новый подход по сравнению с нынешними защитными материалами.
“Материалы, которые мы используем сегодня, предназначены для конкретной ситуации. Этот новый метаматериал может адаптироваться. Когда мы нажимаем на него, его гироидная сеть преобразует давление во вращение и таким образом меняет свое поведение в зависимости от условий. Это новый класс защитных материалов, которые могут адаптироваться без необходимости использования электроники или гидравлики”, – пояснил ученый.
На практике это означает, что транспортное средство, оснащенное таким материалом, может по-разному реагировать при каждом типе столкновения. При лобовом ударе кузов напрягается, при боковом – поддается больше, а при медленном ударе, например при парковке лишь слегка ослабит энергию. Таким образом, конструкция могла реагировать «разумно» без необходимости использования какой-либо электронной системы или системы управления.
Не упускайте из виду
Как добавить виджет с последними новостями с сайтов на главный экран телефона?
За исключением автомобильной промышленности может ли метаматериал также найти применение в авиации, космонавтике или энергетике. Поворачиваясь при ударе, он может преобразовывать энергию удара в кинетическую энергию вращения, открывая возможности для новых способов сбора энергии от ударов и вибрации. Так что речь идет не только о защите, но и о возможном источнике энергии в технологиях будущего.
Новаторское открытие в области автомобилей.
Чтобы иметь возможность максимально точно описать поведение материала, ученые создали сложную теоретическую и компьютерную модель, предсказывающую реакции гироидных структур при различных видах нагрузок. Чтобы точно сопоставить моделирование с реальными экспериментами, они интегрировали в модель реконструкции напечатанных образцов с помощью микроКТ. Этот шаг позволил точно оценить геометрические дефекты, возникшие во время 3D-печати. Эту деталь часто упускают из виду, но в данном случае она имела решающее значение для численно-экспериментальной точности результатов.
Результаты исследований показывают, что автомобили будущего будут не только деформироваться, но и «вращаться» от ударов. Таким образом, новый тип материала, напечатанного на 3D-принтере, может ознаменовать начало эры, в которой кузов автомобиля адаптируется к силе удара так же естественно, как как человек инстинктивно избегает падения.
Автор публикации
КОММЕНТЫ