據(jù)defense-aerospace網(wǎng)站2019年5月9日刊文，空軍研究實(shí)驗(yàn)室和華盛頓州洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究伙伴正在努力改變材料的形狀，并取得突破性進(jìn)展，這可能為軍事和其他領(lǐng)域開(kāi)辟一系列新的可能性。通過(guò)美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室資助的基礎(chǔ)研究工作，該合作團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種三維打印的聚合物泡沫結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)沖擊波的作用力做出反應(yīng)，充當(dāng)單向開(kāi)關(guān)，這是沖擊研究長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。
AFRL高級(jí)材料研究工程師喬納森·斯波沃特博士透露，這種新型材料結(jié)構(gòu)雖然處于開(kāi)發(fā)的早期階段，但仍有擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)的潛力，可以不同方式用于各種應(yīng)用，包括結(jié)構(gòu)保護(hù)。斯波沃特將這種材料描述為泡沫結(jié)構(gòu)，其中包含一系列特殊設(shè)計(jì)的微孔，這些微孔決定了整體行為特征。在幾個(gè)月的時(shí)間里，AFRL專家使用計(jì)算機(jī)建模進(jìn)行試驗(yàn)，確定了最有效的孔幾何形狀，從而獲得所需的材料響應(yīng)。斯波沃特表示，當(dāng)他們得到一個(gè)有希望的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)打印一個(gè)小的測(cè)試樣本，尺寸類似于一個(gè)橡皮擦大小的平板，隨后在華盛頓阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)態(tài)壓縮部進(jìn)行測(cè)試，并使用X光對(duì)樣本成像以確定性能。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，AFRL團(tuán)隊(duì)將微調(diào)材料參數(shù)設(shè)置，通過(guò)下一步的建模和測(cè)試進(jìn)一步完善產(chǎn)品。最終產(chǎn)品包含一系列空心圓錐體，當(dāng)這些錐體遇到?jīng)_擊波時(shí)，它們向內(nèi)塌陷，形成從對(duì)面突出的噴射突起，這些射流定位沖擊波能量，是材料獨(dú)特定向行為的來(lái)源。
這項(xiàng)工作代表了材料工程的重大技術(shù)突破。這一成功歸功于AFRL、洛斯阿拉莫斯和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)的合作、溝通和專業(yè)知識(shí)，也包括農(nóng)業(yè)研究基金會(huì)的基礎(chǔ)研究資助。
材料技術(shù)來(lái)自AFRL，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)具有專業(yè)的建模和材料知識(shí)。測(cè)試設(shè)施和測(cè)試方法來(lái)自洛斯阿拉莫斯。
傳統(tǒng)的沖擊壓縮診斷無(wú)法闡明沖擊壓縮過(guò)程中出現(xiàn)的定位現(xiàn)象。阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供的卓越測(cè)試成像對(duì)于概念驗(yàn)證至關(guān)重要。該實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)光子源同步加速器是一種獨(dú)特的設(shè)備，可在測(cè)試物品上發(fā)射非常強(qiáng)大和集中的X光光束，允許沖擊波穿透樣本的逐幀成像，所有這些都發(fā)生在幾納秒內(nèi)，提供動(dòng)態(tài)行為對(duì)微觀結(jié)構(gòu)影響的前所未有的信息。這種新的成像能力，加上新的制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬，使得該團(tuán)隊(duì)能夠以幾年前無(wú)法達(dá)到的方式獲取圖像和評(píng)估設(shè)計(jì)概念。
該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃公布他們的發(fā)現(xiàn)，并致力于將該技術(shù)進(jìn)一步成熟和集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中，該技術(shù)具有巨大的潛力。
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