Специалисты Университета Джона Хопкинса разработали уникальный ударопоглощающий сверхлегкий материал, по прочности не уступающий металлу. Этот материал может быть использован для изготовления шлемов, брони и автомобильных деталей, которые будут более легкими, прочными и, что немаловажно, пригодными для последующего использования.

Новый материал из жидкокристаллических эластомеров может эффективно поглощать энергию от ударов. Уилл Кирк/Johns Hopkins University

 

Ключевым элементом нового материала являются так называемые жидкокристаллические эластомеры (LCE). Это сети эластичных полимеров в жидкокристаллической фазе, которые придают им полезное сочетание эластичности и стабильности. LCE как правило используется в робототехнике для создания актуаторов и искусственных мышц. Однако в новом исследовании специалисты изучали способность материала поглощать энергию.

Эксперты разработали структуру, состоящую из изогнутых пучков LCE, помещенных между жестких опорных элементов. В результате был разработан многослойный упругий материал, который при ударе, изгибался в разные стороны, с разными скоростями эффективно рассеивая энергию.

В серии экспериментов команда протестировала, насколько хорошо материал выдерживает удары различных объектов на разных скоростях. Тестовые стенды "бомбардировались" предметами весом от 2 до 7 кг на скоростях до 10 метров в секунду. Все опытные образцы успешно прошли испытания.

Жидкокристаллические эластомеры различных конфигураций По заявлению ученых новые материалы способны выдерживать и поглощать удары и на более высоких скоростях. Will Kirk/Johns Hopkins University

 

Исследователи говорят, что материал может быть использован для разработки сверхлегких шлемов, бронежилетов, бамперов автомобилей и прочих элементов авто и авиатехники.

"Мы очень довольны возможностью новых материалов эффективно рассеивать энергию", - рассказывает главный научный сотрудник Сунг Хун Канг, преподаватель кафедры механической инженерии. – "Разработанная технология обеспечивает более надежную защиту от широкого спектра ударов, а малый вес позволяет снизить расход топлива и уменьшить воздействие транспортных средств на окружающую среду, а также сделать их более удобными для пользователей защитного снаряжения".

В настоящее время команда занимается разработкой и тестированием защитного снаряжения для спортсменов и военных.

Исследование было опубликовано в журнале Advanced Materials.

Источники: Johns Hopkins University    
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200272
https://hub.jhu.edu/2022/03/10/jhu-created-material-for-lighter-stronger-helmets-vehicles/