Las estructuras de panal de 'pandeo elástico' se recuperan de los impactos importantes

El concepto de resistencia al impacto probablemente trae a la mente airbags de vehículos, camas elásticas, cascos, rodilleras y otros equipos de protección, pero los investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell (Universidad de Texas-Austin), dirigidos por la profesora de ingeniería mecánica, la Dra. Carolyn Conner Seepersad y científica investigadora. Michael Haberman, buscan hacer que estos artículos sean más protectores que nunca. ¿La solución? Estructuras elásticas de panal de pandeo.

Conocidas oficialmente como panales de rigidez negativa, estas estructuras de celdas hexagonales se denominan así porque son capaces de proporcionar un soporte continuo de eventos de impacto repetidos. Las estructuras de panal tradicionales actuales pueden soportar a un individuo solo una vez antes de romperse y deformarse permanentemente debido al pandeo del plástico. Las estructuras de panal de pandeo elásticas proporcionan los materiales necesarios para que un artículo dado pueda estirarse o doblarse y proteger a una víctima o artículo cuando sea necesario, pero volver a su forma normal después sin que sus partes se rompan hacia adentro.



La idea se le atribuye al Dr. Martin Wegener, profesor del Instituto de Tecnología de Karlsruhe en Alemania, quien primero incursionó en el encubrimiento antes de tropezar con panales de rigidez negativa el año pasado. De hecho, Bastiaan Florijn, estudiante de doctorado de la Universidad de Leiden, creó un objeto parecido a una esponja como apoyo para el concepto en la Reunión de marzo de la Sociedad Estadounidense de Física, con agujeros perforados que son verticales u horizontales en la dirección. El trabajo de Wegener, recogido por Florijn para producir un material de goma que podría hacer que los elementos debajo de él fueran 'inquebrantables', hizo girar una idea con los físicos franceses que decidieron hacer del suelo su propio dispositivo de pandeo elástico y perforar agujeros que demostraron ser resistentes a los terremotos y absorbieron el impacto. energía.



Ahora, los investigadores de la Universidad de Texas-Austin (UT-A) están utilizando el trabajo de Wegener (y el de otros) para aplicar rigidez negativa a la balística utilizando nailon (en lugar de una esponja) como material de construcción. Hasta ahora, el equipo de UT-A ha creado prototipos de 3,5 pulgadas que demuestran ser resistentes bajo presión: pueden absorber el impacto de una bola rápida que viaja a una velocidad de 100 mph en 0,03 segundos. El Departamento de Defensa de EE. UU. Otorgó una subvención de investigación para el equipo el año pasado, mejorando el potencial de esta tecnología para aplicaciones militares y de consumo. 'Ya sea que esté sirviendo a nuestro país en uniforme, jugando en un gran juego o simplemente conduciendo o yendo en bicicleta al trabajo, la posibilidad de múltiples colisiones o impactos con el tiempo, ya sean grandes o pequeños, es una realidad', dijo Seepersad en un declaración .



Florijn, estudiante de la Universidad de Leiden, soñaba con parachoques de coche “maleables” en ese momento. “Imagine un parachoques de automóvil que pueda programar; por ejemplo, si conduce en un vecindario con muchos niños pequeños, quiere tener un parachoques muy suave. Pero entonces, si vas rápido en la carretera, querrás que sea rígido ”, dijo.

El equipo de UT-A dice que tiene la intención de crear un casco de combate con el prototipo de tecnología NS Honeycomb que se completará a finales de 2015. La tecnología NS Honeycomb podría resultar útil en varias áreas, incluidos desastres naturales, combate, accidentes y colisiones, entre otros. situaciones de estrés. Además de estos, la tecnología NS Honeycomb podría usarse para crear suelas de zapatos que se puedan ajustar a varios terrenos montañosos y paisajísticos, la creación de piezas de motor más duraderas, para hacer que las habitaciones y las paredes sean más insonorizadas o absorbentes acústicas, para construir aviones. y jets con revestimiento cerámico que absorben mejor el calor y brindan más protección para la cabeza y el cuerpo tanto para los atletas como para los consumidores. Otros posibles usos incluyen mejorar las redes de fibra óptica y mejorar la carga inalámbrica para dispositivos móviles.

Rigidez negativa alveolar

Crédito: Universidad de Texas en Austin



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