據(jù)defense-aerospace網站2019年5月9日刊文，空軍研究實驗室和華盛頓州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究伙伴正在努力改變材料的形狀，并取得突破性進展，這可能為軍事和其他領域開辟一系列新的可能性。通過美國空軍科學研究辦公室資助的基礎研究工作，該合作團隊開發(fā)了一種三維打印的聚合物泡沫結構，該結構對沖擊波的作用力做出反應，充當單向開關，這是沖擊研究長期追求的目標。
AFRL高級材料研究工程師喬納森·斯波沃特博士透露，這種新型材料結構雖然處于開發(fā)的早期階段，但仍有擴大規(guī)模生產的潛力，可以不同方式用于各種應用，包括結構保護。斯波沃特將這種材料描述為泡沫結構，其中包含一系列特殊設計的微孔，這些微孔決定了整體行為特征。在幾個月的時間里，AFRL專家使用計算機建模進行試驗，確定了最有效的孔幾何形狀，從而獲得所需的材料響應。斯波沃特表示，當他們得到一個有希望的材料結構設計時，會打印一個小的測試樣本，尺寸類似于一個橡皮擦大小的平板，隨后在華盛頓阿貢國家實驗室的動態(tài)壓縮部進行測試，并使用X光對樣本成像以確定性能。根據(jù)測試結果，AFRL團隊將微調材料參數(shù)設置，通過下一步的建模和測試進一步完善產品。最終產品包含一系列空心圓錐體，當這些錐體遇到沖擊波時，它們向內塌陷，形成從對面突出的噴射突起，這些射流定位沖擊波能量，是材料獨特定向行為的來源。
這項工作代表了材料工程的重大技術突破。這一成功歸功于AFRL、洛斯阿拉莫斯和阿貢國家實驗室團隊的合作、溝通和專業(yè)知識，也包括農業(yè)研究基金會的基礎研究資助。
材料技術來自AFRL，項目團隊具有專業(yè)的建模和材料知識。測試設施和測試方法來自洛斯阿拉莫斯。
傳統(tǒng)的沖擊壓縮診斷無法闡明沖擊壓縮過程中出現(xiàn)的定位現(xiàn)象。阿貢國家實驗室提供的卓越測試成像對于概念驗證至關重要。該實驗室的高級光子源同步加速器是一種獨特的設備，可在測試物品上發(fā)射非常強大和集中的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，提供動態(tài)行為對微觀結構影響的前所未有的信息。這種新的成像能力，加上新的制造技術和計算機模擬，使得該團隊能夠以幾年前無法達到的方式獲取圖像和評估設計概念。
該團隊計劃公布他們的發(fā)現(xiàn)，并致力于將該技術進一步成熟和集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中，該技術具有巨大的潛力。
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