콜로라도 볼더 대학과 Sandia 국립 연구소의 연구원들은 혁신적인충격 흡수 소재이는 스포츠 장비부터 운송 수단에 이르기까지 다양한 제품의 안전성을 바꿀 수 있는 획기적인 개발입니다.
새롭게 디자인된 이 충격 흡수 소재는 상당한 충격을 견딜 수 있으며, 머지않아 축구 장비, 자전거 헬멧에 통합될 수 있고, 심지어 운송 중 깨지기 쉬운 품목을 보호하기 위한 포장재에도 사용될 수 있을 것입니다.
충격 흡수 소재가 충격을 완화할 뿐만 아니라 모양을 바꿔 더 많은 힘을 흡수하고, 더 지능적으로 작동한다고 상상해보세요.
이것이 바로 이 팀이 달성한 것입니다. 그들의 연구는 학술지인 Advanced Material Technology에 자세히 게재되었으며, 기존 폼 소재의 성능을 어떻게 능가할 수 있는지에 대한 연구입니다. 기존 폼 소재는 너무 세게 압축되기 전까지는 우수한 성능을 발휘합니다.
폼은 어디에나 있습니다. 우리가 눕는 쿠션, 착용하는 헬멧, 그리고 온라인 쇼핑 상품의 안전을 보장하는 포장재에도 폼이 사용됩니다. 하지만 폼에도 한계가 있습니다. 너무 세게 누르면 부드러움과 탄력성이 떨어지고 충격 흡수 성능도 점차 저하됩니다.
콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스와 샌디아 국립연구소의 연구진은 충격 흡수 재료의 구조에 대한 심층 연구를 수행하여, 컴퓨터 알고리즘을 이용하여 재료 자체뿐만 아니라 재료 배열과도 관련된 설계를 제안했습니다. 이 댐핑 재료는 일반 폼보다 약 6배, 다른 선도 기술보다 25% 더 많은 에너지를 흡수할 수 있습니다.
비밀은 충격 흡수 소재의 기하학적 형태에 있습니다. 기존 댐핑 소재의 작동 원리는 폼의 모든 작은 공간을 압축하여 에너지를 흡수하는 것입니다. 연구원들은열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 소재3D 프린팅을 위해, 충격 시 제어된 방식으로 붕괴되는 벌집 모양의 격자 구조를 만들어 에너지를 더욱 효과적으로 흡수하는 것이 목표입니다. 하지만 연구팀은 다양한 유형의 충격을 동일한 효율로 처리할 수 있는 더욱 보편적인 구조를 원합니다.
이를 위해 그들은 벌집형 디자인으로 시작했지만, 나중에는 아코디언 벨로우즈와 같은 작은 매듭과 같은 특수 조정 기능을 추가했습니다. 이 매듭들은 벌집 구조가 힘을 받을 때 어떻게 붕괴되는지 제어하도록 설계되어, 빠르고 강한 충격이나 느리고 부드러운 충격 등 다양한 충격으로 발생하는 진동을 부드럽게 흡수할 수 있도록 합니다.
이는 단순한 이론적인 연구가 아닙니다. 연구팀은 실험실에서 혁신적인 충격 흡수 소재를 강력한 기계 아래에 압착하여 그 효과를 입증하는 실험을 진행했습니다. 더 중요한 것은, 이 첨단 충격 흡수 소재가 상업용 3D 프린터를 사용하여 제작될 수 있어 다양한 분야에 적용 가능하다는 것입니다.
이 충격 흡수 소재의 탄생은 엄청난 영향을 미칩니다. 운동선수에게는 충돌 및 낙상 부상 위험을 줄여줄 수 있는 더욱 안전한 장비를 의미합니다. 일반인에게는 자전거 헬멧이 사고 발생 시 더 나은 보호 기능을 제공할 수 있음을 의미합니다. 더 나아가 이 기술은 고속도로 안전 장벽부터 깨지기 쉬운 물품 운송에 사용하는 포장 방식에 이르기까지 모든 것을 개선할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 9월 4일