Дата публикации:

Исследователи из Глазго разработали новый метаматериал пластинчатой ​​решетки.

Группа инженеров Университета Глазго разработала новый ячеистый метаматериал пластинчатой ​​решетки, обладающий впечатляющей стойкостью к ударам.

Метаматериалы пластинчатой ​​решетки представляют собой кубические структуры, состоящие из пересекающихся слоев пластин, которые демонстрируют необычайно высокую жесткость и прочность, несмотря на наличие значительного пространства между пластинами. Эти пространства делают пластины-решетки необычайно легкими.Исследователи намеревались изучить, могут ли новые формы конструкции пластина-решетка, изготовленные из разработанного ими композита пластик-нанотрубка, создать метаматериал с еще более совершенными свойствами жесткости, прочности и ударной вязкости.

В их композите используются смеси полипропилена и полиэтилена — недорогой, повторно используемой пластмассы, широко используемой в предметах повседневного обихода, таких как пластиковые пакеты и бутылки, — и многостенных углеродных нанотрубок, крошечных нитей, построенных из атомов углерода.

Они использовали свой наноинженерный композит из нитей в качестве сырья в 3D-принтере, который сплавлял нити вместе, чтобы построить серию конструкций пластина-решетка. Затем эти конструкции были подвергнуты серии испытаний на удар при падении груза массой 16,7 кг с разной высоты для определения их способности выдерживать физические удары.

Во-первых, команда протестировала три типа типичных пластин-решеток, которые они спроектировали и построили: простой куб, образованный пересечением трех пластин, более сложный куб с дополнительными пересекающимися пластинами и более многогранный дизайн. Эти типовые пластины-решетки изготавливались двумя партиями — из полипропилена и полиэтилена.

Затем они протестировали еще три «гибридных» пластинчатых решетки, которые включали в себя особенности более простых конструкций из первых экспериментов — гибрид простого куба / сложного куба, гибрид простого куба / многогранного и тот, который объединил все три. Опять же, производились партии из полипропилена и полиэтилена.

Гибридная конструкция, объединяющая элементы всех трех типичных конструкций пластин и решеток, оказалась наиболее эффективной в поглощении ударов, при этом полипропиленовая версия демонстрирует наибольшую ударопрочность.

Используя показатель, известный как удельное поглощение энергии, который ученые используют для определения способности материала поглощать энергию относительно его массы, команда обнаружила, что полипропиленовая гибридная пластина-решетка может выдерживать 19,9 джоулей на грамм — превосходные характеристики по сравнению с микроархитектурой аналогичной конструкции. метаматериалы на основе алюминия.