德克薩斯農(nóng)工大學(xué)利用增材制造技術(shù)，剛剛研制出一種超級(jí)泡沫材料。這種復(fù)合材料的能量吸收能力是傳統(tǒng)泡沫材料的十倍。這種3D打印泡沫材料有望在國(guó)防領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，甚至挽救生命。

傳統(tǒng)泡沫材料制造工藝面臨的挑戰(zhàn)之一在于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)：要么采用隨機(jī)圖案以限制能量吸收，要么使用更復(fù)雜的技術(shù)材料和晶格結(jié)構(gòu)，但這既昂貴又難以大規(guī)模生產(chǎn)。由此可見(jiàn)，精度和價(jià)格之間必須做出取舍。

研究團(tuán)隊(duì)將3D打印的支撐結(jié)構(gòu)放置在泡沫材料內(nèi)部。

泡沫材料和3D打?。核鼈兪侨绾芜\(yùn)作的？

但3D打印技術(shù)有望改變這一現(xiàn)狀。該團(tuán)隊(duì)已開(kāi)發(fā)出一種名為“泡沫內(nèi)增材制造”（IFAM）的技術(shù)，可在泡沫塊內(nèi)部構(gòu)建3D塑料支柱（或稱(chēng)間隔件）網(wǎng)絡(luò)。兩者的結(jié)合能夠顯著提升材料的抗壓性能。這些塑料支柱可根據(jù)需要直接嵌入泡沫中。事實(shí)上，3D打印結(jié)構(gòu)已與泡沫完全融合。

如果我們觀察最終模塊的工作原理，首先會(huì)發(fā)現(xiàn)泡沫材料起到加固作用。然后，當(dāng)外力作用于結(jié)構(gòu)時(shí)，支撐桿開(kāi)始發(fā)揮作用：它們將壓力從泡沫材料中排出。結(jié)果如何呢？結(jié)構(gòu)能夠吸收更多能量，從而承受更大的載荷。美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)略聚合物增材制造團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人埃里克·韋策爾博士解釋說(shuō)：

IFAM是一種簡(jiǎn)便的計(jì)算機(jī)輔助制造工藝，它允許我們?cè)趥鹘y(tǒng)的開(kāi)孔泡沫材料內(nèi)部構(gòu)建彈性體骨架。彈性體的直徑、間距、角度和彈性模量均可進(jìn)行選擇，從而實(shí)現(xiàn)多種性能。IFAM工藝融合了兩種工藝的優(yōu)勢(shì)，提供了一種可定制、高性能且經(jīng)濟(jì)高效的復(fù)合能量吸收器。

這種超級(jí)泡沫的應(yīng)用

由于該項(xiàng)目由軍方資助，這種超級(jí)泡沫材料被開(kāi)發(fā)用于國(guó)防用途也就不足為奇了。不難想象，它可以用于制造軍用頭盔或防爆座椅墊等。這種材料更輕，并具有卓越的能量和沖擊吸收性能：它是眾多戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用的理想解決方案。

這種泡沫材料可以降低受傷風(fēng)險(xiǎn)，甚至挽救生命。為什么不更廣泛地應(yīng)用它呢？研究人員建議將其添加到自行車(chē)和摩托車(chē)頭盔，甚至運(yùn)動(dòng)器材中。它還可以用來(lái)覆蓋汽車(chē)保險(xiǎn)杠，從而更好地保護(hù)乘客免受劇烈碰撞的傷害。

這種結(jié)構(gòu)可以吸收十倍的能量

除了能夠吸收能量外，這種混合泡沫還能捕捉聲音并改善整體聲學(xué)效果。德克薩斯農(nóng)工大學(xué)教授、該研究的主要作者穆罕默德·納拉吉博士指出：

通過(guò)改變泡沫材料的特性，可以使其成為一種優(yōu)異的吸聲材料，能夠衰減甚至完全消除某些特定頻段和振動(dòng)。聲學(xué)應(yīng)用方面目前仍處于研究初期，但我們希望進(jìn)一步探索這一特性，將泡沫材料轉(zhuǎn)化為一種性能優(yōu)于現(xiàn)有材料的主動(dòng)式聲音過(guò)濾器。

最后，團(tuán)隊(duì)正在探索增材制造帶來(lái)的個(gè)性化選擇：為什么不設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)個(gè)人需求和生理結(jié)構(gòu)的定制靠墊呢？例如，頸部區(qū)域較硬，腿部區(qū)域較軟。可能性無(wú)窮無(wú)盡！

編譯整理：3dnatives