Các nhà khoa học lập bản đồ bọt biển để tối đa hóa khả năng hấp thụ năng lượng và an toàn

Các kỹ sư cơ khí tại Đại học Wisconsin–Madison đã phát triển một khung thiết kế mới giúp đơn giản hóa đáng kể việc tạo ra các vật liệu bọt hấp thụ sốc được sử dụng trong thiết bị bảo hộ và ứng dụng hàng không vũ trụ. Khác với thiết kế bọt truyền thống, vốn chủ yếu tập trung vào việc duy trì một vùng ứng suất ổn định và tối ưu hóa các tính chất cơ học, phương pháp mới này đồng thời xem xét độ dày bọt, diện tích bề mặt và hành vi cơ học. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các loại bọt có phản ứng ứng suất-biến dạng phi tuyến có thể vượt trội hơn so với các loại bọt “bộ hấp thụ lý tưởng” truyền thống, đặc biệt trong các thiết kế nhỏ gọn, mở rộng khả năng thiết kế cho các vật liệu hấp thụ năng lượng. Khung thiết kế này tạo ra một bản đồ thiết kế dựa trên các đầu vào như độ dày bọt, diện tích và tính chất vật liệu, cho phép các kỹ sư tùy chỉnh bọt để hấp thụ năng lượng tối đa với trọng lượng và thể tích tối thiểu. Được chứng minh trên các loại bọt ống nano carbon thẳng đứng, phương pháp này cho phép tối ưu hóa nhanh chóng mà không cần thử nghiệm nhiều lần. Được cung cấp miễn phí trực tuyến, khung thiết kế này có thể áp dụng rộng rãi cho nhiều hệ vật liệu khác nhau, bao gồm cả siêu vật liệu và robot mềm, và có thể cách mạng hóa việc phát triển các vật liệu nhẹ hơn, an toàn hơn.