Поглощение изгибом

И. Иванов

Во что лучше врезаться? В кирпичную стену или соломенный мат? Ответ очевиден. Первая жесткая и не поглощает удар и вибрации, вторая мягкая и хорошо гасит колебания. Обычно эти два свойства исключают друг друга, но зачастую для решения задачи нужен их компромисс. Плюс вся конструкция поглотителя должна быть достаточно жесткой, чтобы не разрушиться под собственным весом.

Сегодня для поглощения энергии используют мягкие материалы, а также сложные механические или электрические системы. Однако команда исследователей из института физики Амстердамского университета во главе с профессором Дэвидом Дикстра (David Dykstra) нашла способ создать класс легких ячеистых метаматериалов, состоящих из большого числа одинаковых элементов, которые хорошо поглощают механическую энергию. Новые метаматериалы демпфируют ее благодаря изгибам этих ячеистых элементов.

Физики проверили на численных математических моделях свойства ячеистых поглотителей, сделанных из резины или металлов. У последних элементарные ячейки образуют изогнутые металлические листы размером с ладонь, которые скреплены друг с другом заклепками. Если правильно выбрать их форму, материал будет отлично поглощать вибрации, но в то же время сохранит существенную часть жесткости металла. Резиновые конструкции также эффективно поглощают вибрации.

Ячеистые металлические структуры с нелинейным изгибом позволяют достичь коэффициента демпфирования, который на порядки превосходит таковой для традиционных легких поглотителей, например пористых полимеров. Более того, листы ячеек не будут очень толстыми, то есть объемная плотность всей конструкции будет гораздо меньше плотности металла при дециметровых толщинах самого поглотителя.

Жесткий и хорошо поглощающий вибрации материал нужен везде. Применения новых поглощающих конструкций простираются от метровых размеров в промышленности и быту до микроразмеров, характерных для микроскопии и приборов микроэлектроники. «Человечество обычно предпочитает легкие и прочные конструкции, независимо от их размера», — говорит профессор Дискра. Он уверен, что его метаматериалы помогут улучшить уже работающие устройства и создать новые. Статья об исследовании вышла в журнале Advanced Materials.

Разные разности
Камни боли
Недавно в МГУ разработали оптическую методику, позволяющую определить состав камней в живой почке пациента. Это важно для литотрипсии — процедуры, при которой камни дробятся с помощью лазерного инфракрасного излучения непосредственно в почках.
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...