研究者らは新しいタイプのTPUポリウレタン衝撃吸収材を開発した。

コロラド大学ボルダー校と米国のサンディア国立研究所の研究者らが、革新的な衝撃吸収材これは、スポーツ用具から輸送手段に至るまで、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材は大きな衝撃にも耐えることができ、近い将来には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材としても使用されるようになるかもしれません。

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な役割を果たすことができ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、従来の材料の性能を凌駕する方法について探究されています。伝統的なフォーム材料従来のフォーム素材は、強く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、コンピュータアルゴリズムを用いて、材料自体だけでなく、材料の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の約6倍、他の先進技術の約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3Dプリント用の材料を用いて、衝撃を受けた際に制御された方法で崩壊し、より効果的にエネルギーを吸収するハニカム状の格子構造を作成する。しかし、研究チームは、様々な種類の衝撃に同等の効率で対応できる、より汎用性の高い構造を求めている。

これを実現するために、彼らはまずハニカム構造を設計し、その後、アコーディオンボックスのような小さなねじれという特別な調整を加えました。これらのねじれは、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し、速くて強い衝撃から、遅くて弱い衝撃まで、様々な衝撃によって生じる振動をスムーズに吸収することを目指しています。

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有効性を実証しました。さらに重要なのは、このハイテク緩衝材は市販の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。