スマートなトポロジーにより、3D プリントされたポリマーが弾丸を阻止できるほどの強度を実現

ジェフ・フィットロー

おそらく聞いたことがあるでしょう 3D プリントされた銃しかし、弾丸を阻止できる 3D プリント素材はどうでしょうか? ライス大学のジョージ R. ブラウン工学院は、穴だらけの軽量素材であるにもかかわらず、ダイヤモンドとほぼ同じ硬さの新しいポリマーを開発した可能性があります。

この材料は、架橋カーボンナノチューブの複雑な構造であるチューブランと呼ばれるものに基づいています。 1990年代初頭に科学者によって最初に提案された. 理論的にはチューブランがいかに興味深いものであっても、実際にチューブランを作成することはできていません。 このアイデアをポリマー構造の基礎として使用することが、次善の策となる可能性があります。

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デモでは、ライスの科学者らはチューブランをインスピレーションとして使用し、スケールアップした 3D プリントのポリマー ブロックを作成しました。 その珍しいトポロジーのおかげで、同じ素材の固体ブロックよりも最大 10 倍弾丸を阻止する能力が高くなります。 表面。 固体ブロックに弾丸を発射すると、物体全体に亀裂が広がりますが、ライスの 3D プリント材料では、弾丸は構造の 2 番目の層にのみ留まります。

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理論上のチューブランが超硬質ポリマーを生み出す

「Nature は、建築物の耐荷重能力やその他の機械的特性 (弾性率や靭性など) を改善するツールとしてトポロジーを使用しています。」とライス卒業生は述べています。 チャンドラ・セカール・ティワリーこのプロジェクトの共同主任研究者であり、現在はインド工科大学の助教授である同氏はデジタルトレンドに語った。 「そのような現象の例はいくつかあります。 現在の研究では、複雑なトポロジーがこのような改善をもたらす鍵となっています。」

まだ開発プロセスの初期段階にありますが、チームはこの研究が、あらゆるサイズの印刷構造が「調整可能な」機械的特性を備え得る未来を示唆していると信じています。 「特定の用途については検討していません」とティワリー氏は語った。 「しかし、確かに、燃料チャネル、骨、触媒サポートなど、高い耐荷重要件を必要とするあらゆる多孔質コンポーネントを検討することができます。」

次に、チームは潜在的なアプリケーションを見つけたり、他のタイプの「エキサイティングなトポロジー」を調査したりするために協力する予定です。

この研究について説明した論文は、「軽量超高速衝撃耐性構造としての 3D プリントチューブラン」と題されています。 最近雑誌『Small』に掲載されました.

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