Novi švajcarski kompozit: Krut materijal koji apsorbuje vibracije i zvuk
Istraživači sa ETH Zurich stvorili su kompozit koji kombinuje dve nespojive osobine: krutost i visoko prigušenje vibracija.
Materijali koji upijaju vibracije i prigušuju zvuk, kao što su gumene ploče i ekspanzivne pene, obično su glomazni i mekani. Međutim, ovaj novi kompozit predstavlja inovaciju u građevinarstvu jer apsorbuje vibracije iako je krut i tanak.
Obično, ukoliko želite da izgradite strukturu koja je jaka i izdržljiva, a istovremeno sposobna da apsorbuje problematične vibracije, morate kombinovati nosive krute materijale sa mekšim materijalima. Druga opcija je da se u strukturu uključe mehanički amortizeri.
U oba slučaja, finalna struktura biće svakako teža, glomaznija i skuplja nego što bi bila da se koriste samo čvrsti materijali. Tu na scenu stupa novi kompozitni materijal koji nam dolazi iz Švajcarske, sa čuvenog istraživačkog instituta ETH Zurich.
Pročitajte još na Gradnja.rs:
Materijal se sastoji se od ultratankih slojeva čvrstog materijala povezanih još tanjim slojevima elastičnog polimera.
Razvijen od strane naučnog tima ETH koji čine Joane Tsimuri, Andrej Gusev i Valter Kaseri, uz Pitera Hajna sa Univerziteta u Lidsu, materijal se sastoji se od ultratankih slojeva čvrstog materijala povezanih još tanjim slojevima elastičnog polimera.
Tako su se početni prototipi sastojali od staklenih ploča debljine od 0,2 do 0,3 mm, povezani slojevima PDMS-a (polidimetil siloksan), silikona koji su bili samo nekoliko stotina nanometara debeli, navodi se u saopštenju.
Ovakav odnos bio je od bitnog značaja, jer su proračuni pokazali da je potrebno da bude najmanje 99% krutog materijala i manje od 1% polimera, da bi kompozit funkcionisao kako je zamišljeno.
„Postoji vrlo malo efekta prigušenja ako je sloj polimera previše tanak. Ako je predebeo, materijal nije dovoljno čvrst“ – rekla je Tsimuri, koja je vodila ovu studiju.
Mogućnost potpune reciklaže
Uzorci materijala izdržali su standardne testove čvrstoće na savijanje, a takođe su pokazali odlična prigušujuća svojstva i na temperaturi i do -125 ºC.
U priloženom videu, demonstrirano je da je za razliku od pločice stakla koja je bačena sa 25 centimetara na sto i koja je odskočila uz buku, kompozit nije odskočio i napravio je prigušeni zvuk.
Dalji plan je da, kada se ova tehnologija dodatno razvije, materijal bude korišćen u elementima kao što su prozori, kućišta različitih mašina, delovi automobila, pa čak i za izradu komponenti u vazduhoplovstvu.
Kao dodatna prednost se navodi da trenutna verzija kompozita, koja je na bazi stakla, može biti u potpunosti reciklirana, s obzirom na to da se male količine PDMS-a razlažu u staklo kada se otope.
Dug put do primene
Novi kompozitni materijal sa ETH Zurich bez sumnje predstavlja značajan iskorak u inženjerstvu materijala, omogućavajući istovremeno krutost i visoko prigušenje vibracija, što otvara širok spektar potencijalnih primena. Međutim, još uvek je potrebno oprezno sagledati njegove praktične izazove, uključujući troškove proizvodnje, masovnu primenu i dugoročni uticaj na životnu sredinu.
Iako prvi testovi i prototipovi ukazuju na izuzetna svojstva, pre nego što ovaj materijal postane industrijski standard, trebalo bi sprovesti dodatna istraživanja i detaljnije analize. Samo na taj način će se osigurati da nove mogućnosti koje kompozit nudi budu održive, pristupačne i bez nepredviđenih negativnih posledica.
