연구진은 새로운 유형의 TPU 폴리우레탄 충격 흡수 소재를 개발했습니다.

미국 콜로라도 볼더 대학교와 샌디아 국립 연구소의 연구진이 혁신적인 연구를 시작했습니다.충격 흡수 소재이는 스포츠 장비부터 운송 수단에 이르기까지 제품의 안전성을 혁신적으로 변화시킬 수 있는 획기적인 발전입니다.

새롭게 개발된 이 충격 흡수 소재는 상당한 충격을 견딜 수 있으며, 조만간 축구 장비, 자전거 헬멧은 물론 운송 중 파손되기 쉬운 물품을 보호하기 위한 포장재에도 사용될 수 있을 것으로 예상됩니다.

이 충격 흡수 소재가 충격을 완화할 뿐만 아니라, 형태를 변화시켜 더 큰 충격을 흡수함으로써 더욱 지능적인 역할을 수행한다고 상상해 보세요.

이것이 바로 이 팀이 이뤄낸 성과입니다. 그들의 연구는 학술 저널인 Advanced Material Technology에 자세히 게재되었으며, 기존 소재의 성능을 뛰어넘는 방법을 탐구했습니다.기존 폼 소재기존의 폼 소재는 너무 세게 누르기 전까지는 성능이 우수합니다.

폼 소재는 우리 주변 어디에나 있습니다. 우리가 기대어 자는 쿠션, 우리가 쓰는 헬멧, 그리고 온라인 쇼핑 상품의 안전을 책임지는 포장재에도 폼이 사용됩니다. 하지만 폼에도 한계가 있습니다. 너무 많이 압축되면 부드러움과 탄력성을 잃고 충격 흡수 성능도 점차 떨어집니다.

콜로라도 볼더 대학교와 샌디아 국립 연구소의 연구진은 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 충격 흡수 소재의 구조에 대한 심층 연구를 수행했습니다. 이 알고리즘은 소재 자체뿐만 아니라 소재의 배열 방식까지 고려한 설계를 제안했습니다. 이 감쇠 소재는 일반 폼 소재보다 약 6배, 다른 주요 기술보다 25% 더 많은 에너지를 흡수할 수 있습니다.

그 비밀은 충격 흡수 소재의 기하학적 모양에 있습니다. 기존 감쇠 소재의 작동 원리는 폼 내부의 미세한 공간들을 모두 모아 에너지를 흡수하는 것입니다. 연구진은 이를 활용했습니다.열가소성 폴리우레탄 엘라스토머연구팀은 3D 프린팅용 소재를 사용하여 벌집 모양의 격자 구조를 만들었는데, 이 구조는 충격을 받으면 제어된 방식으로 붕괴되어 에너지를 더욱 효과적으로 흡수합니다. 하지만 연구팀은 다양한 유형의 충격에 동일한 효율로 대응할 수 있는 보다 범용적인 소재를 원합니다.

이를 위해 벌집 구조를 기본으로 하되, 아코디언 상자처럼 작은 굴곡을 더하는 특수 조정을 추가했습니다. 이러한 굴곡은 힘이 가해졌을 때 벌집 구조가 어떻게 변형되는지를 제어하여 빠르고 강한 충격이든 느리고 약한 충격이든 다양한 충격으로 발생하는 진동을 부드럽게 흡수할 수 있도록 합니다.

이는 단순히 이론적인 이야기가 아닙니다. 연구팀은 실험실에서 설계안을 테스트하고 강력한 기계에 충격 흡수 소재를 가해 그 효과를 입증했습니다. 더욱 중요한 것은, 이 첨단 쿠션 소재는 시중에서 판매되는 3D 프린터로 생산할 수 있어 다양한 분야에 적용 가능하다는 점입니다.

이 충격 흡수 소재의 탄생이 미치는 영향은 엄청납니다. 운동선수들에게는 충돌 및 낙상 부상 위험을 줄여주는 더욱 안전한 장비를 의미합니다. 일반인들에게는 자전거 헬멧이 사고 발생 시 더 나은 보호 기능을 제공한다는 것을 의미합니다. 더 나아가, 이 기술은 고속도로의 안전 장벽부터 깨지기 쉬운 물품을 운송하는 포장 방식에 이르기까지 모든 것을 개선할 수 있습니다.