Un materiale composito stampato in 3d che risolve il paradosso della rigidità e dello smorzamento

Le auto del futuro saranno realizzate con materiale rivoluzionario stampato in 3d  a prova di vibrazioni.

Scienziati dell’Università del Surrey hanno collaborato con ricercatori della Johns Hopkins University di Baltimora e della University of California per sviluppare un nuovo materiale stampato in 3D con elevata rigidità e smorzamento . Questo nuovo materiale che è rigido come il metallo ma abbastanza flessibile da resistere a forti vibrazioni potrebbe trasformare l’industria automobilistica, affermano gli scienziati.

Il team ha esplorato un materiale architettato costituito da un reticolo portante intrecciato con un reticolo flottante. Hanno raggiunto questa combinazione quasi impossibile in un materiale utilizzando fogli compositi tessili tessili tridimensionali, con fibre selezionate non legate, che permettono al materiale interno di muoversi e assorbire le vibrazioni, mentre il materiale circostante rimane rigido.

I reticoli tridimensionali sono fabbricati in due fasi. In primo luogo, un tessuto composto da fili metallici viene tessuto impilando fili di ordito e riempimento reciprocamente ortogonali, con fili Z che attraversano lo spessore e avvolgono i fili di riempimento superiore e inferiore, legando insieme il tessuto. In secondo luogo, la brasatura si unisce ai fili in un telaio rigido 3D interconnesso.

“L’idea di un composito che risolve il paradosso della rigidità e dello smorzamento è stata ritenuta impossibile – eppure eccoci qui”, ha detto il dott. Stefan Szyniszewski, ricercatore di materiali e strutture all’Università del Surrey. “Questo è uno sviluppo eccitante che potrebbe inviare onde d’urto attraverso le industrie automobilistiche, ferroviarie e aerospaziali. Questo è un materiale che potrebbe rendere i veicoli del prossimo futuro più comodi che mai. ”

L’apparecchiatura Laser Doppler Vibrometry (LDV) ha misurato la risposta in frequenza del reticolo tessuto 3D alle alte frequenze.

Il risultato finale è un materiale che è paragonabile ai polimeri in termini di coefficiente di smorzamento, ma è poroso e ha una temperatura di utilizzo massima molto più elevata. Questa nuova classe di metamateriali di smorzamento è potenzialmente utilizzabile in una vasta gamma di applicazioni sensibili al peso che richiedono l’attenuazione delle vibrazioni alle alte frequenze.

Inoltre, i principali vantaggi dei materiali sono che è “altamente scalabile, consente reticoli multi-materiale ed è suscettibile di legame selettivo, che è cruciale per le nostre architetture”, scrivono i ricercatori.

I ricercatori ritengono che il loro nuovo materiale possa inaugurare una nuova ondata di treni, automobili e velivoli, consentendo ai clienti di sperimentare poca o nessuna vibrazione durante i loro viaggi.

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