跑鞋材料激發(fā)3D打印設計，保護建筑物免受沖擊破壞

來源：前瞻網

一種用于跑鞋和記憶泡沫枕頭的材料激發(fā)了一種3D打印產品的設計，它可以幫助保護建筑物免受碰撞損害和其他高沖擊力的影響，即一輛以60公里/小時速度行駛的汽車。

昆士蘭大學材料科學中心和昆士蘭大學土木與環(huán)境工程學院的Tatheer Zahra博士發(fā)表在《智能材料與結構》上，他使用現(xiàn)成的生物塑料來打印3-D幾何形狀，模仿輔助材料的行為。

輔助材料在拉伸時不會變平，在壓縮時不會隆起，而是在所有方向上同時膨脹或收縮，這使它們具有高度的能量吸收能力和抗負荷能力。

但現(xiàn)有的商業(yè)輔助材料價格昂貴，而且在當?shù)責o法買到，所以博士設計了能實現(xiàn)相同行為的幾何形狀。

Zahra博士說，3D打印輔助幾何形狀有可能取代復合材料中的鋼和纖維增強聚合物網加固，也可以作為一種靈活和廣泛適用的保護墻。

能量吸收功能相當于在一個完整的建筑墻面上安裝一個20毫米厚的增強復合材料保護層，可以抵御一輛以60公里/時速度行駛的汽車的沖擊力。

不僅如此，博士說，對磚石墻的保護特別重要，因為它是大多數(shù)商業(yè)和住宅建筑的重要組成部分。磚石是一種非常便宜的材料，它與木材或鋼材相比有更好的防火性能，但它的砂漿連接處會削弱整體結構強度。如果將輔助幾何形狀嵌入到砂漿中，制成保護性的復合材料，也能延長結構的壽命。

經過實驗室規(guī)模的驗證，Zahra博士現(xiàn)在的目標是在QUT Banyo試驗工廠的全規(guī)模砌體和混凝土結構上測試這些設計。

三維打印還將使我們能夠改變材料、尺寸或幾何形狀的設計，以適應不同的結構和負載要求。此外，生物塑料為纖維增強塑料或其他非生物降解聚合物提供了更可持續(xù)的低碳排放替代品。這也比使用現(xiàn)有的輔料織物更具成本效益，因為輔料織物的價格可能高達每平方米400美元，而且不能生物降解。

該研究論文題為"Behaviour of 3D Printed Re-entrant Chiral Auxetic (RCA) Geometries under In-Plane and Out-of-Plane Loadings"，已發(fā)表在《智能材料與結構》期刊上。主要作者為Tatheer Zahra。