Este novo material de absorção de choque protege como um metal, mas é leve como espuma

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Cientistas da Universidade Johns Hopkins podem ter inventado o material perfeito para equipamentos de proteção. Eles criaram um novo material que é forte e resistente como o metal, mas é super leve como a espuma. O material teve um desempenho muito bom em testes preliminares, o que sugere que pode ser um verdadeiro divisor de águas para as indústrias automobilística e aeroespacial, bem como para os militares que poderiam usá-lo para fabricar armaduras e capacetes mais leves.

Crédito: WILL KIRK / JOHNS HOPKINS UNIVERSITY.

“Estamos entusiasmados com nossas descobertas sobre a extrema capacidade de absorção de energia do novo material”, disse o autor sênior Sung Hoon Kang, professor assistente de engenharia mecânica. “O material oferece mais proteção contra uma ampla gama de impactos, mas ser mais leve pode reduzir o consumo de combustível e o impacto ambiental dos veículos, além de ser mais confortável para os usuários de equipamentos de proteção.”

Os pára-choques de carro não são muito bons para proteger seu veículo após uma certa velocidade e, na maioria das vezes, não são realmente reutilizáveis ​​quando quebram. Procurando projetar a próxima geração de equipamentos de proteção com absorção de energia, Kang e seus colegas se voltaram para elastômeros de cristal líquido (LCEs).

As redes poliméricas de cristal líquido levemente reticuladas combinam a elasticidade de um material emborrachado com a auto-organização dos cristais líquidos. Os LCEs têm boas propriedades de atuação, e é por isso que os vimos usados ​​principalmente em músculos artificiais e microrrobôs.

Para seu novo estudo, os pesquisadores intercalaram vigas inclinadas de LCE entre dois materiais rígidos para suporte. Essa estrutura foi repetida muitas vezes para criar várias camadas, permitindo que o material se deformasse em diferentes taxas de impacto, resultando em uma dissipação de energia mais eficiente.

Crédito: WILL KIRK / JOHNS HOPKINS UNIVERSITY.

Durante os experimentos, os pesquisadores atingiram estruturas LCE de várias configurações e formas com objetos que variam em massa de 2 a 7 kg (4 e 15 libras) a velocidades de até 35 km/h (22 mph). O material resistiu notavelmente bem, e quanto mais camadas ele tinha, melhores suas propriedades de absorção de choque. Por exemplo, uma estrutura LCE de quatro camadas tinha quase o dobro da densidade de absorção de energia de uma de camada única.

Embora a velocidade dos objetos testados seja bastante baixa em comparação, por exemplo, com a velocidade de um carro atingindo seu para-choque traseiro, os autores afirmam que os LCEs devem ser capazes de suportar energias cinéticas mais altas. Isso é algo que precisa ser testado no futuro, mas o fato desse material ser tão leve já é atraente.

Os pesquisadores agora estão trabalhando com uma empresa privada com experiência em seu setor para projetar e testar equipamentos de proteção para atletas e militares usando esses LCEs.

As descobertas apareceram no jornal Materiais avançados.



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