توسعه ماده ضد ضربه جدید؛ به استحکام فلز و به سبکی فوم

محققان دانشگاه جانز هاپکینز ماده ضد ضربه جدیدی توسعه دادند که بسیار سبک است و می‌تواند برای محافظت از فلزات استفاده شود. این ماده نسبت به مواد مورد استفاده قبلی سبک‌تر، قوی‌تر و قابل بازیافت است و می‌تواند در کلاه‌ و لباس ایمنی و بخش‌هایی از خودروها استفاده شود.

ماده پایه برای تولید این ضد ضربه جدید الاستومر کریستال مایع یا LCE است که شامل شبکه‌ای از پلیمر الاستیک در فاز کریستال مایع می‌شود و خواص الاستیسیته و پایداری را با هم دارد.  این ماده معمولا برای تولید موتور محرک و ماهیچه مصنوعی ربات‌ها استفاده می‌شود، اما در این مطالعه جدید محققان توانایی این ماده را در جذب انرژی بررسی کردند.

این گروه تحقیقاتی ماده‌ای رشته‌های الاستومر کریستال مایع را به طور مورب بین ساختار محکمی قرار دادند و این ساختار را چندین بار در لایه‌های مختلف تکرار کردند تا از هر ضربه‌ای در تمام جهات جلوگیری کند و اثر انرژی وارد شده را کاملا از بین ببرد.

آزمایش استحکام ماده

این تیم برای آزمایش استحکام، وزنه‌های ۱.۸ و ۶.۸ کیلوگرمی را تا سرعت ۳۵.۴ کیلومتر بر ساعت به این ماده کوبیدند که توانست با موفقیت جلوی ضربه آن‌ها را بگیرد و با لایه‌های بیشتر از ضربه‌های محکم‌تری جلوگیری کرد. برای مثال، ساختاری با چهار لایه از این ماده می‌تواند دو برابر انرژی وارد شده به یک لایه را جذب کند.

با این حال، محققان این مطالعه فقط ضربه‌هایی با حداکثر سرعت ۳۵.۴ کیلومتر بر ساعت را آزمایش کردند و احتمال می‌دهند که این ماده بتواند در برابر ضربه‌هایی با سرعت بیشتر نیز دوام بیاورد. این ماده به دلیل سبکی و استحکام بالا می‌تواند در کلاه و لباس ایمنی، سپر خودرو و بخش‌های دیگر خودرو و هواپیما استفاده شود.

این ماده می‌تواند محافظت بیشتری در برابر ضربه‌های متفاوتی ارائه دهد. به علاوه، سبکی این ماده می‌تواند مصرف سوخت خودروها را پایین بیاورد و اثر مخرب زیست‌محیطی آن‌ها را کاهش دهد. همچنین پوشیدن لباس ایمنی سبک‌تر برای کسانی که از این لباس‌ها استفاده می‌کنند، راحت‌تر خواهد بود. در حال حاضر، این تیم تحقیقاتی با شرکتی همکاری می‌کند تا طراحی و استحکام این ماده را در تولید لباس و کلاه ایمنی برای نیروهای نظامی و ورزشکاران آزمایش کند.