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减震分形立方体可以打造高科技装甲

更新时间:2020-07-11 18:05点击:

事实证明,3d打印的微小塑料立方体内嵌着复杂的分形空洞,可以有效地驱散冲击波,从而有可能研制出新型轻型装甲和结构材料,有效地抵御爆炸和撞击。

“这项工作的目标是控制冲击波产生的波的相互作用,”达纳·达特鲍姆说,他是洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家,也是发表在《AIP进展》杂志上的一篇论文的第一作者。如何做到这一点的指导原则还没有明确的定义,当然,与附加制造材料的机械变形相比,还没有明确的定义。由于先进的中尺度制造和设计,我们正在定义这些原则。”

利用空隙的冲击波分散材料在过去已经被开发出来,但它们通常是通过试验和错误发现的随机分布。另一些人则利用层来回响震动并释放波。精确控制材料中孔的位置使研究人员能够以可复制的方式设计、建模和测试执行设计的结构。

研究人员通过以大约每小时670英里的速度向它们发射一个撞击器来测试它们的分形结构。与相同材料的固体立方体相比,有结构的立方体分散电击的效果好5倍。

分形结构虽然有效,但它是否是最好的减震设计还不清楚。研究人员正在研究其他基于空隙或界面的模式,以寻找理想的结构来驱散冲击。新的优化算法将引导他们的工作到那些有规则的,重复的结构之外的结构。潜在的应用可能包括车辆的结构支撑和保护层、头盔或其他可穿戴保护。

该研究将发表在2020年7月的《AIP进展》上,由D.M. Dattelbaum等人撰写的文章《界面主导多孔结构的冲击波耗散》中。