研究者らは、新しいタイプの熱可塑性ポリウレタンエラストマー（TPU）衝撃吸収材を開発した。

コロラド大学ボルダー校とサンディア国立研究所の研究者らは、画期的な衝撃吸収材これは、スポーツ用具から交通機関に至るまで、さまざまな製品の安全性を変革できる画期的な開発です。

この新しく設計された衝撃吸収素材は大きな衝撃に耐えることができ、近い将来、サッカー用具や自転車のヘルメットに組み込まれるほか、輸送中に壊れやすい品物を保護する梱包にも使用される可能性があります。

この衝撃吸収材は、衝撃を和らげるだけでなく、形状を変化させることでより多くの力を吸収し、よりインテリジェントに作用すると想像してみてください。

まさにこのチームが達成した成果です。彼らの研究は学術誌「Advanced Material Technology」に詳細に掲載され、従来の発泡素材の性能をいかにして凌駕できるかを探求しています。従来の発泡素材は、過度に圧縮される前は良好な性能を発揮します。

フォームはあらゆるところに存在しています。私たちが腰掛けるクッション、かぶるヘルメット、そしてオンラインショッピングで購入する商品の安全性を保証するパッケージにもフォームは存在します。しかし、フォームにも限界があります。圧縮されすぎると、柔らかさと弾力性が失われ、衝撃吸収性能は徐々に低下していきます。

コロラド大学ボルダー校とサンディア国立研究所の研究者たちは、衝撃吸収材の構造について詳細な研究を行い、材料そのものだけでなく、コンピューターアルゴリズムを用いた配置にも配慮した設計を提案しました。この制振材は、標準的なフォーム材と比較して約6倍、他の先進技術と比較して25%多くのエネルギーを吸収できます。

その秘密は衝撃吸収材の幾何学的形状にあります。従来の制振材の原理は、フォーム内の小さな空間をすべて圧縮してエネルギーを吸収することです。研究者たちは、熱可塑性ポリウレタンエラストマー材料3Dプリント用に、衝撃を受けた際に制御された方法で崩壊するハニカム状の格子構造を作成し、より効果的にエネルギーを吸収します。しかし、研究チームはより汎用性が高く、様々な種類の衝撃に同等の効率で対応できるものを求めています。

これを実現するために、当初はハニカム構造を採用していましたが、後にアコーディオンの蛇腹のような小さな結び目という特別な調整が加えられました。これらの結び目は、ハニカム構造が力を受けた際にどのように潰れるかを制御するように設計されており、速くて強い衝撃から、ゆっくりとした柔らかい衝撃まで、様々な衝撃によって生じる振動をスムーズに吸収します。

これは単なる理論上の話ではありません。研究チームは実験室で設計をテストし、革新的な衝撃吸収材を強力な機械で圧縮してその効果を実証しました。さらに重要なのは、このハイテクな緩衝材は市販の3Dプリンターで製造できるため、幅広い用途に適していることです。

この衝撃吸収素材の誕生がもたらす影響は計り知れません。アスリートにとっては、衝突や転倒による怪我のリスクを軽減できる、より安全な装備の可能性を意味します。一般の人々にとっては、自転車用ヘルメットが事故時の保護性能を向上させることを意味します。より広い世界では、この技術は高速道路の安全柵から壊れやすい物品の輸送に使用される梱包方法まで、あらゆるものを改善する可能性があります。