ライス大学の科学者が3Dプリントを使ってポリマー製の防弾キューブを製作

ライス大学の科学者が3Dプリントを使ってポリマー製の防弾キューブを製作
出典: Huanqu.com

最近、ライス大学の研究チームが、一定の防御能力を備えた特殊な構造物を作成したとみられる。研究チームは3Dプリント技術を使って格子状のポリマー立方体を作成したと報じられている。この立方体は「穴だらけ」のように見えるが、実際にはダイヤモンドとほぼ同等の硬さがあり、効果的に弾丸をブロックできることが証明されている。


この実験材料の出発点はチューブランであることが分かります。 1993年に初めて考案されたこの素材は、架橋カーボンナノチューブの複雑な構造で、非常に強度が高いと計算されています。今では、3D プリントのおかげで、その強さに加えて興味深い可能性も生まれています。

「合成できていない理論上のシステムは数多くあります。そのいくつかは未だに非実用的で、とらえどころのないものです」と、この研究の筆頭著者であるセイエド・モハマド・サジャディ氏は言う。「しかし、3Dプリントでは、サイズではなくトポロジーの結果である予測された機械的特性を活用できます。」

ライス大学のエンジニアたちはチューブレーンの理論を利用し、コンピューターシミュレーションソフトウェアを通じてさまざまな種類のブロックを作成し、3Dプリントされたポリマーバージョンを使用してその性能を観察したと報告されています。

これらの拡大された格子構造の性能は、同じポリマー材料から作られた固体立方体と並べてテストされ、結果は有望なものでした。研究チームが秒速5.8キロで構造物に弾丸を発射したところ、衝撃を吸収する効果が通常の立方体の10倍あることがわかった。

「弾丸は構造物の2層目に刺さったが、固体ブロックでは亀裂が構造物全体に広がった」とサジャディ氏は語った。


研究チームは実験室でこの素材のストレステストも実施し、その結果、この特殊構造の驚くべき耐久性が改めて証明されました。この構造は大きな圧力を受けても割れることはなく、自ら崩壊して圧力を吸収します。

サジャディ氏によると、チューブランにヒントを得た構造物のサイズは 3D プリンターのサイズによってのみ制限され、金属、セラミック、ポリマーで作られたさまざまなバージョンによって、さまざまな用途が可能になるという。チームは現在、土木工学、航空宇宙、石油・ガス生産などの分野に適用できるように設計をさらに最適化する作業を行っています。


「これらの3Dプリント構造物の耐衝撃性は、それらをユニークなものにしている」と研究の共著者であるピーター・ボウル氏は述べた。

現在、この研究論文はSmall誌に掲載されています。

セラミックス、ソフトウェア、航空、航空宇宙

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