Neuveriteľne pevný a pritom ľahký: Nový druh elastického materiálu dokáže ustáť silné nárazy bez poškodenia
Výskumníkom z Johns Hopkins University sa podarilo vytvoriť odolný a ľahký materiál. Ako vyzerá jeho budúcnosť?
Výskumníkom z Johns Hopkins University sa podarilo vytvoriť nový druh materiálu, ktorý poskytuje výnimočnú odolnosť proti nárazu, no pritom je neuveriteľne ľahký. Využitie môže nájsť pri výrobe ochranných prilieb, zbroje, či automobilových súčiastok, informuje portál New Atlas.
Základom materiálu sú kvapalné kryštalické elastoméry – siete elastických polymérov, ktoré sa nachádzajú v špeciálnej fáze dodávajúcej im pružnosť a stabilitu. Bežne sa využíva na výrobu aktuátorov, či umelých svalov v robotike. Výskumníci sa však pozreli na tento materiál z iného uhla a skúmali jeho schopnosť absorbovať energiu.
Základom štruktúry sú naklonené stĺpy vytvorené z kvapalného kryštalického elastoméru. Tie sa nachádzajú medzi pevnými podpornými štruktúrami. Výsledný materiál sa skladá z niekoľkých vrstiev tejto štruktúry, ktorá sa podvolí pri rôznych druhoch nárazu. Výsledkom je oveľa efektívnejšie rozloženie energie a zmiernenie nárazu, než pri iných materiáloch.
Vedci túto schopnosť testovali pomocou rôznych objektov, ktoré vážili od takmer dvoch kíl až po 6.8 kg. Tieto objekty vystrelili smerom k materiálu rýchlosťou 35 km/h a sledovali, či dokáže náraz vydržať a absorbovať energiu. Výsledky boli naozaj sľubné, pretože aj pri takýchto nárazoch sa materiál nepoškodil.
Možnosť vytvorenia ďalších vrstiev
Čím viac vrstiev materiál obsahoval, tým odolnejší bol. Ak sa skladal zo štyroch vrstiev, jeho schopnosť pohltiť náraz bola dvakrát väčšia, než pri jednovrstvovom materiáli. Testy zatiaľ prebehli v relatívne nízkych rýchlostiach, no výskumníci tvrdia, že ich materiál bude schopný absorbovať aj silnejšie nárazy.
Neprehliadnite
Využitie by mohol nájsť pri výrobe prilieb, zbroje, či nárazníkov áut. Jeho najväčšou výhodou je extrémna odolnosť a nízka hmotnosť. Materiál poskytuje ochranu pred rôznymi druhmi nárazu. Ak by našiel využitie v oblasti dopravy, jeho nízka hmotnosť by zároveň viedla k šetreniu paliva. V oblasti ochrany človeka by mohli byť ochranné prvky oveľa pohodlnejšie, opäť kvôli ľahkosti materiálu.
Momentálne tím vedcov pracuje na návrhu prilieb, ktoré by sa mohli na trh dostať ako prvé. S nemenovanou spoločnosťou pracujú na návrhu ochranných prvkov nielen pre športovcov, ale aj pre armádu.
V mnohých sférach sa dnes používajú nárazu-odolné prvky, ktoré sa vyrábajú z neelastických materiálov. Takéto ochranné prvky odvádzajú energiu prostredníctvom deformácie plastu alebo fragmentácie. Obrovskou nevýhodou je v tomto smere hlavne poškodenie materiálu, ktorý sa po náraze stáva nefunkčným. Pružnosť tohto nového materiálu umožňuje opakované použitie bez toho, aby ochranný prvok prišiel o svoje jedinečné vlastnosti. Ďalšou výhodou je fakt, že materiál môžu vrstviť a tým zlepšiť jeho vlastnosti.
V budúcnosti sa vedci pokúsia zlepšiť schopnosť materiálu absorbovať a rozkladať energiu, vznikajúcu pri rôznych druhoch nárazu. Výskumníci na záver štúdie píšu, že chcú do budúcna rozšíriť základné chápanie procesu nelineárnej absorpcie energie a nájsť aj ďalšie odvetvia, v ktorých by mohol ich materiál nájsť uplatnenie.
Komentáre