Klein, 3D-geprinte kubussen van plastic, met ingewikkelde fractale holtes erin ingebouwd, hebben bewezen effectief te zijn in het verdrijven van schokgolven, mogelijk leidend tot nieuwe soorten lichtgewicht bepantsering en structurele materialen die effectief zijn tegen explosies en stoten.

"Het doel van het werk is om de golfinteracties als gevolg van een schokgolf te manipuleren, " zei Dana Dattelbaum, een wetenschapper bij Los Alamos National Laboratory en hoofdauteur van een artikel dat in het tijdschrift zal verschijnen AIP-vooruitgang . "De leidende principes om dit te doen zijn niet goed gedefinieerd, zeker minder in vergelijking met mechanische vervorming van additief vervaardigde materialen. We definiëren die principes, vanwege geavanceerde, productie en ontwerp op mesoschaal."

In het verleden zijn schokgolfverspreidende materialen ontwikkeld die profiteren van holtes, maar het ging meestal om willekeurige verdelingen die met vallen en opstaan ​​​​werden ontdekt. Anderen hebben lagen gebruikt om schokken te weerkaatsen en golven vrij te geven. Door de locatie van gaten in een materiaal nauwkeurig te controleren, kunnen de onderzoekers ontwerpen, model- en teststructuren die presteren zoals ontworpen, op een reproduceerbare manier.

De onderzoekers testten hun fractale structuren door er een impactor in te schieten met een snelheid van ongeveer 670 mijl per uur. De gestructureerde kubussen verdrijven de schokken vijf keer beter dan massieve kubussen van hetzelfde materiaal.

Hoewel effectief, het is niet duidelijk dat de fractale structuur het beste schokafvoerende ontwerp is. De onderzoekers onderzoeken andere op lege of interface gebaseerde patronen op zoek naar ideale structuren om schokken te verdrijven. Nieuwe optimalisatie-algoritmen zullen hun werk naar structuren leiden die niet bestaan ​​uit reguliere, herhalende structuren. Mogelijke toepassingen zijn onder meer structurele ondersteuningen en beschermende lagen voor voertuigen, helmen, of andere door mensen draagbare bescherming.

Het onderzoek zal worden gepubliceerd in het juli 2020 nummer van: AIP-vooruitgang , in het artikel "Shockwave dissipatie door interface-gedomineerde poreuze structuren, " door DM Dattelbaum et al.