Sự sụp đổ thảm khốc của các vật liệu và cấu trúc là kết quả tất yếu của phản ứng dây chuyền của các hư hỏng có giới hạn cục bộ, từ gốm rắn tạo ra các vết nứt nhỏ đến các giàn không gian bằng kim loại, nhanh chóng tan rã sau khi các vết nứt nhỏ được hình thành.

Trong một nghiên cứu được công bố tuần này trên tạp chí Advanced Materials, các kỹ sư tại Đại học California, Irvine và Viện Công nghệ Georgia đã mô tả việc tạo ra siêu vật liệu cơ học mới có thể không biến dạng cục bộ để tránh hỏng hóc. Họ đã làm điều này bằng cách sử dụng Tensegrity (một nguyên tắc thiết kế hàng thế kỷ) trong đó các thanh cứng cách ly được tích hợp vào một lưới dây linh hoạt để tạo ra một cấu trúc giàn tự căng, rất nhẹ.

Siêu vật liệu siêu nhẹ, chịu được áp lực, khả năng biến dạng tăng gấp 25 lần

Siêu vật liệu sức căng mới được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại UCI và Viện Công nghệ Georgia sử dụng các phần tử vòng nén cô lập chỉ được kết nối bởi một mạng lưới liên tục của các phần tử chịu kéo (được đánh dấu bằng màu đỏ tươi).

Nhóm nghiên cứu bắt đầu với đường kính 950 nanomet và sử dụng công nghệ ghi laser trực tiếp tiên tiến để tạo ra các tế bào cơ bản có kích thước từ 10 đến 20 micron. Chúng được tập hợp thành các siêu tế bào tám ô, chúng có thể được lắp ráp với các ô khác để tạo thành một cấu trúc liên tục. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã tiến hành mô hình tính toán và các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, và quan sát thấy rằng những cấu trúc này thể hiện hành vi biến dạng đồng nhất duy nhất mà không bị áp lực cục bộ hoặc sử dụng quá mức.

Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng biến dạng của siêu vật liệu mới tăng lên 25 lần và tốc độ hấp thụ năng lượng cao hơn vài bậc độ lớn so với cách sắp xếp mạng tinh thể mới nhất.

Lorenzo Valdevit, đồng tác giả cấp cao của Uren, giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật tại UCI, nói rằng cấu trúc căng thẳng đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ, đặc biệt là trong bối cảnh thiết kế kiến ​​trúc. Cấu trúc căng thẳng gần đây đã được phát hiện trong nhiều hệ thống sinh học. Một vài năm trước, đồng tác giả của chúng tôi, Julian Rimoli thuộc Viện Công nghệ Georgia, chỉ khái niệm mạng căng thẳng tuần hoàn thích hợp trên lý thuyết, nhưng thông qua dự án này, chúng tôi đã nhận ra những siêu vật liệu này là sự thực hiện vật lý đầu tiên và trình diễn hiệu suất của.

So với hai cấu trúc kích thước nano mới nhất khác, mạng tinh thể căng thẳng do các nhà nghiên cứu của UCI và Viện Công nghệ Georgia (giữa) tạo ra cho thấy khả năng biến dạng tăng gấp 25 lần và mức độ hấp thụ năng lượng cũng tăng theo bậc.

Khi phát triển cấu trúc cấu trúc cho tàu đổ bộ hành tinh, nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ Georgia đã phát hiện ra rằng một phương tiện hoạt động dựa trên lực căng có thể chịu được sự biến dạng nghiêm trọng hoặc xô lệch của các bộ phận riêng lẻ của nó mà không bị sụp đổ, điều chưa từng có ở các cấu trúc khác. .

Giáo sư Rimoli của Viện Công nghệ Kỹ thuật Hàng không Georgia giải thích: Điều này đã cho chúng tôi ý tưởng tạo ra siêu vật liệu sử dụng các nguyên lý tương tự, điều này đã dẫn chúng tôi khám phá siêu vật liệu có sức căng 3D đầu tiên.

Điều này có thể thực hiện được nhờ các kỹ thuật sản xuất phụ gia mới. Các cấu trúc truyền thống cực kỳ nhẹ và cứng dựa trên giàn và mạng có kích thước micromet đã thu hút rất nhiều sự quan tâm của các kỹ sư vì chúng có thể thay thế các vật nặng hơn trong máy bay, cánh tuabin gió và nhiều vật thể khác. Thế năng của vật chất rắn. Mặc dù những vật liệu tiên tiến này có nhiều phẩm chất mong muốn, chúng có thể, giống như bất kỳ tải trọng nào-mang kết cấu, vẫn bị thiệt hại nghiêm trọng trong điều kiện quá tải.

Tác giả chính của nghiên cứu kỹ thuật hàng không và cơ học UCI, Jens Bauer giải thích rằng trong các vật liệu cấu trúc nano quen thuộc, sự hỏng hóc thường bắt đầu với sự biến dạng cục bộ cao. Các dải cắt, vết nứt bề mặt và sự vênh của tường và cột ở một khu vực có thể gây ra phản ứng dây chuyền, dẫn đến sự sụp đổ của toàn bộ kết cấu.

Ông giải thích rằng khi bộ phận nén bị vênh, lưới của giàn bắt đầu sụp đổ vì giàn chịu lực căng không thể chịu đựng được. Thông thường, các bộ phận này được kết nối với nhau tại các nút chung, có nghĩa là trong trường hợp hỏng hóc, hư hỏng sẽ nhanh chóng lan rộng khắp kết cấu.

Ngược lại, các bộ phận nén của cơ cấu căng tạo thành một vòng khép kín được cách ly với nhau và chỉ được nối với nhau bằng bộ phận căng. Do đó, sự mất ổn định của cấu kiện nén chỉ có thể truyền qua đường tải trọng kéo, nếu chúng không bị phá vỡ thì chúng sẽ không xảy ra hiện tượng mất ổn định. Đẩy và kéo hệ thống căng thẳng xuống dưới, và toàn bộ cấu trúc được nén đều để tránh hư hỏng cục bộ, nếu không sẽ gây ra thiệt hại nghiêm trọng.

Theo Valdevit, đồng thời là giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không tại UCI, siêu vật liệu chịu kéo cho thấy khả năng chống phá hủy chưa từng có, khả năng hấp thụ năng lượng cực cao, khả năng biến dạng và sức mạnh vượt trội hơn tất cả các loại vật liệu khác. Việc xây dựng ánh sáng mới nhất.

Nghiên cứu này cung cấp nền tảng quan trọng cho việc thiết kế các hệ thống kỹ thuật tiên tiến, từ các hệ thống bảo vệ tác động có thể tái sử dụng đến các kết cấu chịu tải thích ứng.

Liên kết đến bài viết này :Siêu vật liệu siêu nhẹ, chịu được áp lực, khả năng biến dạng tăng gấp 25 lần 

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Siêu vật liệu siêu nhẹ, chịu được áp lực, khả năng biến dạng tăng gấp 25 lầnPTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Dịch vụ. Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100. Nhà sản xuất gia công quy mô lớn túi y tế, cung cấp dịch vụ thiết kế 3D, mẫu thử nghiệm và giao hàng toàn cầu. Cũng cung cấp các loại vỏ cứng, EVA nửa cứng, bao mềm, túi và nhiều thứ khác cho OEM. Tất cả các trường hợp được thực hiện tùy chỉnh theo thông số kỹ thuật với sự kết hợp vô hạn của nguyên vật liệu, khuôn, túi, vòng, khóa kéo, tay cầm, logo và phụ kiện. Các tùy chọn chống va đập, chống nước và thân thiện với môi trường. Bộ phận y tế, phản hồi khẩn cấp, Phần điện tử, các ngành công nghiệp, giáo dục, quân sự, an ninh, thể thao, ngoài trời và xây dựng. Các dịch vụ bao gồm tư vấn khái niệm trường hợp, thiết kế 3D, tạo mẫu, tạo mẫu,Khoan CNC Dịch vụ và sản xuất. Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Bạn có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi ( [email protected] ).

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *