Soldaten, atleten en automobilisten zouden een veiliger leven kunnen leiden dankzij een nieuw proces dat zou kunnen leiden tot efficiëntere en herbruikbare bescherming tegen schokken en stoten, explosies en trillingen, aldus een nieuwe studie.
Het onder druk inbrengen van waterige oplossingen in waterafstotende nanoporeuze materialen, zoals zeolieten en metaal-organische raamwerken, zou kunnen helpen om hoogwaardige energieabsorberende systemen te creëren.
Een internationaal onderzoeksteam experimenteerde met hydrothermisch stabiele zeolitische imidazolaatraamwerken (ZIF’s) met een ‘hydrofobe’ kooiachtige moleculaire structuur – en ontdekte dat dergelijke systemen opmerkelijk effectieve energieabsorbeerders zijn onder realistische, hoge belastingsomstandigheden, en dit fenomeen wordt geassocieerd met de waterclustering en mobiliteit in nanokooien.
Onderzoekers van de universiteiten van Birmingham en Oxford, samen met de Universiteit Gent, België, publiceerden hun bevindingen vandaag in Natuurmaterialen.
Dr. Yueting Sun, docent engineering aan de Universiteit van Birmingham, merkte op: “Rubber wordt tegenwoordig veel gebruikt voor schokabsorptie, maar het proces dat we hebben ontdekt, creëert een materiaal dat meer mechanische energie per gram kan absorberen met een zeer goede herbruikbaarheid vanwege de uniek mechanisme op nanoschaal.
“Het materiaal is van grote betekenis voor de veiligheid van voertuigongevallen voor zowel inzittenden als voetgangers, militaire gepantserde voertuigen en infrastructuren, maar ook voor de bescherming van het menselijk lichaam.
“Soldaten en politie zouden kunnen profiteren van betere kogelvrije kleding en bompakken, atleten zouden effectievere helmen, kniebeschermers en inlegzolen kunnen dragen, aangezien het materiaal vloeibaar en flexibel is om te dragen.”
De herbruikbaarheid van het materiaal, afkomstig van de spontane vloeistofextrusie, maakt het ook mogelijk dat het materiaal geschikt is voor dempingsdoeleinden, wat betekent dat het kan worden gebruikt om voertuigen te maken met minder geluid en trillingen, evenals een beter rijcomfort.
Het materiaal kan ook in machines worden verwerkt om schadelijke trillingen en lawaai te verminderen, waardoor de onderhoudskosten worden verlaagd. Het kan ook worden gebruikt om de kwetsbaarheid voor aardbevingen van bruggen en gebouwen te verminderen.
De huidige state-of-the-art energieabsorptiematerialen zijn afhankelijk van processen zoals uitgebreide plastische vervorming, celbuigingen en visco-elastische dissipatie, waardoor het moeilijk wordt om materialen te maken die een efficiënte bescherming bieden tegen meerdere schokken.
Nanofluïdische energieabsorptie met hoge snelheid in poreuze zeolitische raamwerken, Natuurmaterialen (2021). DOI: 10.1038 / s41563-021-00977-6
Natuurmaterialen
Geleverd door University of Birmingham