約翰霍普金斯大學(xué)開發(fā)液晶彈性體減震材料受六點(diǎn)八千克重物沖擊時(shí)速度仍可維持在三十五千米每小時(shí)

近日，約翰霍普金斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)基于液晶彈性體的特性，發(fā)明了一種減震材料，在多領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用中，該液晶彈性體材料的沖擊力耐性表現(xiàn)優(yōu)異，在承受1.8千克～6.8千克重物的沖擊的情況下，速度仍可維持在35km/h。

據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)所發(fā)明的減震材料在重量、硬度、重復(fù)使用性方面可以與金屬相媲美。

2022年2月6日，相關(guān)論文以《結(jié)構(gòu)化液晶彈性體的協(xié)同能量吸收機(jī)制》為題發(fā)表在Advanced Materials上，由約翰霍普金斯大學(xué)機(jī)械工程系助理教授康成勛擔(dān)任通訊作者。

該研究揭示了液晶彈性體結(jié)構(gòu)材料所擁有的速率依賴性能量吸收特性。其次，液晶彈性體材料的結(jié)構(gòu)組成也比較獨(dú)特，主要由剛性支撐的雙穩(wěn)態(tài)傾斜液晶彈性體梁重復(fù)單元組成。

液晶彈性體的粘彈性特性可以讓能量吸收隨著應(yīng)變速率的增加呈冪指數(shù)關(guān)系，如果將液晶彈性體的介晶取向度和加載方向進(jìn)行改變，就可以調(diào)節(jié)其能量吸收和應(yīng)變速率之間冪指數(shù)的變化。

當(dāng)應(yīng)變速率為600s ，單元電池尺寸高達(dá)5MJm 能量吸收密度時(shí)，液晶彈性體的粘彈性比二甲基硅氧烷彈性體高2個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)與致密金屬表現(xiàn)出的不可逆塑性變形耗散相當(dāng)。

康成勛對新材料極端能量吸收能力的發(fā)現(xiàn)感到興奮，他向媒體表示：“這種材料可以為設(shè)備提供更多的保護(hù)，免受外界多種因素沖擊。如果設(shè)計(jì)得更輕便，還可以減少燃料消耗和車輛對環(huán)境的影響，同時(shí)為防護(hù)裝備佩戴者提供更舒適的保護(hù)。”

液晶彈性體吸收機(jī)械能原理圖