Новый геометрический дизайн материала обеспечит более безопасный велосипедный шлем

0 0

Используя новые геометрические формы в амортизирующем материале, исследователи из университетов Гётеборга и Исфахана разработали велосипедный шлем, который обеспечивает лучшую защиту от травм головы. Материал поглощает удар, сжимаясь с обеих сторон.

Велосипедные шлемы важны для защиты велосипедистов от травм головы, но традиционные модели имеют ограничения с точки зрения амортизации и посадки. Исследователи из Гётеборгского университета и Исфаханского университета в Иране разработали велосипедный шлем, амортизирующий материал которого использует так называемые ауксетические метаструктуры. Материал имеет особую геометрическую структуру, которая по-другому ведёт себя при ударе по сравнению с обычными поролоновыми подкладками.

Под воздействием энергии удара материал подкладки сжимается, и это улучшает поглощение энергии удара, что снижает риск травм головы велосипедиста при аварии.

Мохсен Мирхалаф, доцент кафедры механики и физики материалов Гётеборгского университета

Геометрия - это ключ к разгадке

Исследование, опубликованное в International Journal of Solids and Structures, объединяет известные факты об ауксических метаструктурах с компьютерным моделированием и методами оптимизации для разработки более безопасного велосипедного шлема.

Мы использовали специальный метод оптимизации конструкции, чтобы определить наилучшую возможную геометрическую конфигурацию для минимизации ударных нагрузок. Геометрия конструкции из материала является ключевым фактором.

Мохсен Мирхалаф, доцент кафедры механики и физики материалов Гётеборгского университета

Наконец, защитный слой нового шлема был напечатан на 3D-принтере для тестирования. В качестве материала был выбран пластик, гиперэластичный полимер, который может подвергаться значительным деформациям и возвращаться в исходную форму. Стандартные тесты на два разных типа ударов по новому шлему показали, что он лучше защищает голову.

Может быть настроен индивидуально

Знания об auxetic-метаструктурах, которые расширяются в стороны при растяжении, существуют уже почти 40 лет. Однако разработка различных метаструктур ускорилась благодаря достижениям в области 3D-печати. Новый дизайн шлема не только обеспечивает лучшую защиту, но и делает его легче, а внутреннюю подкладку можно подогнать под форму головы с помощью 3D-печати. Это полезно для профессиональных спортсменов или людей, которым сложно подобрать удобный шлем. Указанная работа позволила ученым сделать шаг к созданию более эффективного защитного снаряжения, которое в конечном итоге можно будет использовать не только в велоспорте, но и в других областях, где требуется защита от ударов.

Авторы исследованич заметили, что при дальнейшем развитии эта технология может привести к появлению нового поколения велосипедных шлемов, которые будут более безопасными, удобными и настраиваемыми. Хотя технология 3D-печати в настоящее время дороже, чем серийные шлемы с поролоновыми вкладышами, ожидается, что по мере более широкого использования этой технологии стоимость снизится. В будущем, возможно, даже появится возможность печатать персонализированные шлемы по запросу, чтобы каждый гонщик получал максимально возможную защиту.

Жители России и Европы увидели в небе необычные спирали из-за работы SpaceX.