Caltech progetta il tessuto resistente come un armatura

stampato 3d

Gli ingegneri di Caltech e JPL hanno sviluppato un materiale stampato 3D e ispirato alla cotta di maglia, che può trasformarsi da uno stato pieghevole simile a un tessuto fluido in forme solide specifiche sotto pressione.

Il materiale ha potenziali applicazioni come tessuto intelligente per esoscheletri, o come un gesso adattivo che regola la sua rigidità man mano che una ferita guarisce, o anche come un ponte dispiegabile che potrebbe essere srotolato e irrigidito, secondo Chiara Daraio, professore di ingegneria meccanica e fisica applicata al Caltech G. Bradford Jones.

Per esplorare quali materiali funzionerebbero meglio, Daraio, insieme all'ex ricercatore postdottorato Caltech Yifan Wang e all'ex studente laureato Caltech Liuchi Li (PhD '19) come co-autori principali dell'articolo Nature , ha progettato una serie di configurazioni di particelle collegate, da anelli di collegamento a cubi di collegamento a ottaedri di collegamento (che assomigliano a due piramidi collegate alla base). I materiali sono stati stampati in 3D da polimeri e persino metalli, con l'aiuto di Douglas Hofmann, scienziato principale del JPL, che Caltech gestisce per la NASA. Queste configurazioni sono state quindi simulate al computer con un modello del gruppo di José E. Andrade, il professore George W. Housner di ingegneria civile e meccanica ed esperto residente del Caltech nella modellazione di materiali granulari.

tessuto morbido
La resistenza all'urto del materiale quando non irridigito (morbido).
Rigido
La resistenza all'urto del materiale irrigidito

«I materiali granulari sono un bellissimo esempio di sistemi complessi, in cui semplici interazioni a scala di grani possono portare a un comportamento strutturalmente complesso. La capacità di simulare un comportamento così complesso apre le porte a un design strutturale e prestazioni straordinarie», afferma Andrade.

Gli ingegneri hanno applicato uno stress esterno, comprimendo i tessuti utilizzando una camera a vuoto o facendo cadere un peso per controllare l'inceppamento del materiale. In un esperimento, un tessuto di cotta di maglia chiuso sotto vuoto è stato in grado di sostenere un carico di 1,5 chilogrammi, più di 50 volte il peso del tessuto. I tessuti che hanno mostrato le maggiori variazioni nelle proprietà meccaniche (da flessibili a rigidi) erano quelli con un numero medio maggiore di contatti tra le particelle, come anelli e quadrati collegati, simili alla cotta di maglia medievale.tessuto 3d

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