微小的三维打印塑料立方体,其中内置了复杂的分形空洞,已被证明在消散冲击波方面是有效的,可能会导致新型轻质装甲和结构材料有效地抵御爆炸和撞击。洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家达娜·达特尔鲍姆(Dana Dattelbaum)说,这项工作的目标是操纵由海浪引起的相互作用。达特尔鲍姆是发表在“AIP进展”杂志上的一篇论文的主要作者。关于如何做到这一点还没有很好的定义,当然与添加制造的材料的机械变形相比,定义得较少。由于先进的中规模制造和设计,我们重新定义了这些原则。
过去已经开发了利用空洞的冲击波分散材料,但它们通常涉及通过反复试验发现的随机分布。其他人则使用层来反射冲击波和释放波。精确控制材料中孔洞的位置使研究人员能够以可重现的方式设计、建模和测试按设计执行的结构。
研究人员通过以大约每小时670英里的速度向它们发射冲击器来测试它们的分形结构。结构立方体的减震效果是同种材料的实心立方体的五倍。
虽然有效,但分形结构是否是最好的减震设计尚不清楚。研究人员正在研究其他基于空洞或界面的模式,以寻找理想的结构来消散冲击。新的优化算法将把他们的工作引导到那些由规则的、重复的结构组成的结构之外。潜在的应用可能包括车辆、头盔或其他人类可穿戴保护的结构支撑和保护层。
这项研究将发表在2020年7月刊的“AIP进展”上,发表在D.M.Dattelbaum等人的文章“界面主导的多孔结构的冲击波消散”中。