新型蜂窝设计提供超强抗冲击保护
2015年07月07日 | 作者: 江苏省复合材料学会 | 阅读: 63次
来自德克萨斯大学奥斯汀分校Cockrell工程学院的研究人员们,开发出一种突破性的新型能量吸收结构,可以更好地抵御剧烈的和冲击性影响。这项技术称为负刚度(NS)蜂窝体,可以被集成到汽车保险杠,军事和运动头盔等保护性硬件上。
该技术可以对未来车辆的安全性的设计和生产,以及军事装备安全性的提高产生重大影响。
新的负刚度蜂窝结构,能够为多重冲击提供重复性保护,提供比现有蜂窝技术更好的耐久性,范围从汽车到飞机相关产品。这个德克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队的研究结果,在线发表在5月的《Integrated Materials and Manufacturing Innovation 》杂志上。
传统的蜂窝结构是重复的岛状面板,往往是六边形状细胞的尺寸和构型。这些蜂窝结构的缺点是,由于该材料的塑性屈曲,它们在一次冲击后就会失去充分的保护性能。这意味着吸收一个压缩力后,它们无法返回到其原来的形状。
而相对的,这种新型负刚蜂窝受一个冲击后会反弹回来。
研究人员设计了一个几何结构单元,使其能够弹性屈曲,负刚蜂窝状结构抵御冲击后会恢复其能量吸收形状和属性。
单元的尺寸可以被定制,以经受不同大小的力,进而转换为各种各种的应用。例如,当前的3.5英寸的实验室样机,具有200牛顿的阈值受力水平,即能够在0.03秒里吸收飞来的速度达每小时一百英里的球的能量。
研究人员制造的3.5英寸的负刚蜂窝结构,以及微型负刚蜂窝孔格,都是利用尼龙和选择性激光烧结制备。(负刚蜂窝可以使用各种材料来制备,以适应不同的应用产品。)其中设计和制造都在德克萨斯大学奥斯汀分校完成,后续的定制压缩和跌落试验已经证实,负刚蜂窝结构具有预期的能量吸收行为和韧性。