This post is also available in:
English (אנגלית)
חומר מתכתי חדש, שהודפס בתלת־ממד ותוכנן להתפתל בעת פגיעה, עשוי לסלול את הדרך לדור הבא של מערכות הגנה מתקדמות לרכבים ולמטוסים. החדשנות, שפותחה בשיתוף פעולה בין צוותי מחקר מסקוטלנד ואיטליה, עושה שימוש במבנה פנימי מהונדס בקפידה המאפשר לחומר להתאים את תגובתו לסוגים שונים של התנגשויות.
בשונה מספוגים קונבנציונליים או אזורי קימוט שמתעוותים באופן קבוע, משפחת החומרים החדשה הזו — המכונה "חומרי על מסתגלים מתפתלים" (Adaptive Twisting Metamaterials) – מסוגלת לשנות מכנית את אופן ספיגת האנרגיה שלה. רמת הקשיחות או הריכוך ניתנת להתאמה בהתאם לעוצמת הפגיעה — מספקת התנגדות גבוהה בהתנגשויות במהירות גבוהה, או בלימה רכה יותר בעת מכות קלות.
החומר מיוצר באמצעות ייצור תוספתי (Additive Manufacturing), המאפשר למהנדסים לעצב אותו במבנה רשתי מורכב – סריג נקבובי ועדין – שמאפשר לו להתפתל בתנועה המזכירה חולץ פקקים (corkscrew) כאשר הוא נדחס. תנועה מסתובבת זו מפזרת את האנרגיה בכל החומר, ובכך מפחיתה את עוצמת הכוח המועברת למבנים הסובבים.
בבדיקות מעבדה הודגם כיצד שינוי ביכולת הפיתול של החומר משפיע ישירות על ביצועיו. כאשר תנועתו הוגבלה, המבנה הציג קשיחות מרבית וספג יותר מ־15 ג׳אול לגרם של אנרגיה. כאשר הותר לו להתפתל בחופשיות, ספיגת האנרגיה ירדה בכ־10%. בתצורות שבהן המוצר נאלץ להתפתל מעבר לטווח הטבעי שלו, הספיגה פחתה בכשליש.
על פי דיווח של TechXplore, ממצאים אלה מצביעים על כך שיחידת חומר אחת בלבד יכולה לספק טווח רחב של תגובות הגנתיות — החל ממגן קשיח ועד למנגנון גמיש לספיגת אנרגיה — ובכך עשויה להחליף כמה רכיבים סופגי־פגיעה שונים המשמשים כיום.
החוקרים יצרו גם מודלים חישוביים לחיזוי התנהגותם של סריגים מתפתלים אלה תחת קצבי מאמץ שונים, ואימתו את תוצאותיהם מול סריקות מיקרוCT מדויקות של הדגימות המודפסות.
מכיוון שהעיצוב מבוסס כולו על גאומטריה מכנית — ולא על רכיבים אלקטרוניים או הידראוליים — הוא עשוי להוות פתרון אמין וללא צורך בתחזוקה, לשימוש בסביבות תובעניות כגון מערכת בטיחות לרכב או מבני מטוסים. מעבר להיבט הבטיחותי, אותו עיקרון עשוי לשמש בעתיד גם להמרת אנרגיית פגיעה לאנרגיה סיבובית עבור טכנולוגיות של אגירת אנרגיה.
המחקר פורסם בכתב העת Advanced Materials.
