Шлемы. Символы защиты, инженерные задачи, эмблемы мужества. Их история переплетается с историей человечества: от защиты воинов в эпических битвах до гонщиков автомобилей и мотоциклов на сверхзвуковых скоростях.
Вызов никогда не закончится. Удары, падения и несчастные случаи по-прежнему представляют собой постоянную угрозу. И спонтанно возникает вопрос: как сделать шлемы еще безопаснее? Ответ может прийти из геометрии.
Шлемы будущего? В шесть раз безопаснее
Вы знаете те пузырьковые материалы, которые обычно используются в упаковке? Инженеры переосмысливают их, чтобы разработать передовую защиту от ударов. Не только для защиты хрупких предметов, но и для шлемов будущего.
Сотрудничество между Университет Колорадо в Боулдере и Sandia National Laboratories на самом деле это может изменить наши представления о безопасности. Инновационная внутренняя геометрия фактически способна поглощать удары в шесть раз более сильные, чем традиционные системы. Я даю ссылку на полное исследование здесь. Но как работает эта революция в защите?
Давить! Сила поглощения ударов
Представьте себе внутреннюю часть губки: полную крошечных пустых мест. Сдавливая его, эти пространства закрываются, поглощая энергию; это основной принцип, на котором основана защита от ударов.
Команда инженеров вышла за рамки этой базовой концепции, предложив набивку из шестиугольных сот, которые сжимаются волнами. Это невероятно более эффективный способ рассеивания энергии удара внутри шлемов.
Материал, используемый для поглощения ударов, важен, но что действительно важно, так это геометрия.
Роберт Маккарди, первый автор исследования
Шлемы с гибкой геометрией
Проект продвинулся к самой амбициозной цели: конфигурация, способная поглощать не только большую силу, но и силы разной величины с одинаковой эффективностью. Как идеальная защита для шлема: сильный удар автомобильной аварии или «мягкий» удар падения велосипеда должны поглощаться одинаковым образом.
Решение? Переработайте внутреннюю геометрию этих структур до размеров примерно одного миллиметра. Вставка некоторых «узлов», складок, похожих на гармошку, направляет схлопывание этих «сот», делая его плавным и постоянным. Результат? Равномерный уровень амортизации на протяжении всего сжатия.
Творения команды выдерживали удары, поглощая во много раз больше энергии, чем традиционные конструкции или пенопласты, изготовленные из того же материала.
Противоударное доказательство
Инновационные подушечки были напечатаны на 3D-принтере из эластичного материала, похожего на полиуретан, и подвергнуты испытаниям. Результат? Как уже упоминалось, они способны поглощать примерно в шесть раз больше энергии, чем стандартные пенопласты (изготовленные из того же материала), и до 25% больше, чем другие технологии.
Но на этом улучшения не заканчиваются: исследователи совершенствуют свою геометрию. Модифицированные «соты» однажды смогут защитить нас с помощью различных приспособлений в велосипедных или противоаварийных шлемах. Материалы, которые можно использовать, варьируются от пластика до алюминия, в зависимости от конкретных потребностей.
Вот что нас ждет в будущем: мир, защищенный от неожиданных воздействий жизни. Сила геометрии.
