Waarom het werkt

Momenteel proberen sommige helmen de rotatiebeweging als gevolg van schokken te verminderen door een laag te gebruiken die een glijdende beweging mogelijk maakt tussen het hoofd van de drager en de buitenschaal van de helm. Thevamaran zegt echter dat deze bewegende lagen geen energie dissiperen als gevolg van schuifspanning; Erger nog, ze hebben de neiging vast te lopen als ze ernstig worden samengedrukt, met andere woorden, na een klap.

Omdat het niet afhankelijk is van glijdende lagen, omzeilt het nieuwe materiaal deze tekortkomingen.

Sterker nog, als het wordt samengedrukt, wordt het materiaal ongewoon beter in het opvangen van schuifkrachten en het afvoeren van energie bij een botsing, zegt Thevamaran.

Deze vooruitgang bouwt voort op zijn eerdere onderzoek naar verticaal uitgelijnd koolstofnanobuisschuim, waarin zijn team de buitengewone schokabsorberende eigenschappen van het materiaal aantoonde. Het materiaal bestaat uit koolstofnanobuisjes – koolstofcilinders van slechts één atoom dik in elke laag – die zorgvuldig zijn gerangschikt in dicht opeengepakte cilinderstructuren. De nieuwe architectuur van het materiaal, die unieke structurele kenmerken heeft over meerdere lengteschalen, geeft het materiaal zijn uitzonderlijke eigenschappen.

Bovendien hebben de onderzoekers onlangs aangetoond dat hun verticaal uitgelijnde koolstofnanobuisschuim een ​​uitstekende thermische geleidbaarheid en diffusiteit vertoonde, waardoor een helmvoering van dit materiaal het hoofd van de drager koel zou kunnen houden in warme omgevingen.

In combinatie met zijn dunheid zorgt dat koelvermogen ervoor dat het nieuwe materiaal op één lijn ligt met grafietschuimen en maakt het aantrekkelijk voor toepassingen waarbij minder gewicht belangrijk is. Naast helmvoeringen kan het materiaal ook worden gebruikt in elektronische verpakkingen en elektronische systemen om zowel te beschermen tegen schokken als om elektronica koel te houden.

Meer informatie: B. Maheswaran et al., Schuine impact verzachten door het ontrafelen van verbogen koolstofnanobuisjes in helmvoeringen, Experimentele mechanica (2023). DOI:10.1007/s11340-023-01013-1

Aangeboden door Universiteit van Wisconsin-Madison