Nový pevný a tuhý materiál dokáže tlmiť vibrácie a zvuk
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 23. 10. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Zvuk tlmiace a vibrácie pohlcujúce materiály, ako sú gumové vrstvy a expandovaná pena, bývajú hrubé, objemné a mäkké. Nový materiál je však veľkou výnimkou, pretože absorbuje vibrácie, pričom zostáva tuhý a tenký.
Ak chcete postaviť konštrukciu, ktorá je pevná a nepoddajná, no zároveň dokáže absorbovať nepríjemné vibrácie, musíte skombinovať nosné tuhé materiály s mäkšími materiálmi. Ďalšou možnosťou je zakomponovať do konštrukcie mechanické tlmiče. V každom prípade bude hotový výrobok ťažší, objemnejší a drahší, ako by bol, keby sa použili iba tuhé materiály. Tu prichádza na rad nový kompozitný materiál.
Vyvinuli ho Ioanna Tsimouriová, Andrei Gusev a Walter Caseri vo výskumnom ústave ETH Zürich a pozostáva z ultratenkých naskladaných vrstiev tuhého materiálu spojených ešte tenšími vrstvami elastického polyméru. Konkrétnejšie, počiatočné prototypy pozostávali zo sklenených dosiek s hrúbkou 0,2 až 0,3 mm rozptýlených vrstvami silikónu PDMS (polydimetylsiloxán), ktoré mali hrúbku len niekoľko stoviek nanometrov.
Tento pomer bol dôležitý, pretože počítačové modely naznačovali, že na to, aby sa dosiahol požadovaný výkon, kompozit potreboval aspoň 99 % tuhého materiálu (objemovo) a menej ako 1 % polyméru.
„Ak je vrstva polyméru príliš tenká, existuje len veľmi malý tlmiaci účinok,“ hovorí Tsimouriová, ktorý viedol štúdiu. „Ak je príliš hrubý, materiál nie je dostatočne tuhý.“
Vzorky materiálu vydržali štandardné trojbodové testy pevnosti v ohybe a zároveň vykazovali vynikajúce tlmiace vlastnosti až do teploty -125 ºC.
Pri demonštrácii vlastností kompozitu, ktoré je možné vidieť vo videu na začiatku článku alebo TU, boli dosky materiálu a štandardného skla spustené z výšky 25 cm na dosku stola. Kým sa sklo odrážalo do vzduchu a vydávalo silný klepotavý zvuk, kompozit neposkakoval a vydával tlmený zvuk.
Tím dúfa, že akonáhle sa technológia bude ďalej rozvíjať, rôzne verzie materiálu by sa mohli použiť v aplikáciách, ako sú okná, kryty strojov, automobilové diely a dokonca letecké komponenty. A ako ďalší bonus je možné súčasnú verziu kompozitu na báze skla úplne recyklovať, pretože malé množstvá PDMS sa pri roztavení rozložia na sklo.
Článok o štúdii bol nedávno publikovaný v magazíne Composites Part B: Engineering.
