跑步鞋启发的3D打印设计：可保护建筑免受冲击损伤

澳大利亚昆士兰科技大学研究人员Tatheer Zahra博士受跑鞋材料和记忆泡沫启发，用现有生物塑料开发了一种3D打印产品，可保护建筑免受碰撞和高速冲击损伤。

受跑鞋材料和记忆泡沫启发，Tatheer Zahra博士设计了一款3D打印产品，它可以保护建筑免受高速冲击影响。

techxplore.com网站当地时间10月18日报道，澳大利亚昆士兰科技大学（QUT）研究人员Tatheer Zahra博士受跑鞋材料和记忆泡沫启发，用现有生物塑料开发了一种3D打印产品。它可保护建筑免受高速冲击的损伤。相关论文刊登在《智能材料与结构》杂志中。

Zahra博士说：“不是单单在某个方向拉伸时收缩，或者在压缩时膨胀，而是在各个方向同时膨胀或收缩，这使得材料具有很高的能量吸收能力和抗负荷能力。商用人造材料价格非常昂贵，并且购买不便，因此我设计了能发挥同样效果的几何体。”

Zahra博士指出，3D打印的人造几何体有望取代复合材料中的钢材和纤维增强材料，或者直接作为灵活的防护墙材料使用。在一道完整的围墙上添加一层20毫米厚的增强复合材料，可以使其承受一辆时速60公里的汽车所产生的冲击力。Zahra博士说：“从理论上讲，复合材料在嵌入人造几何结构中之后，甚至能够抵御气体爆炸、地震和强风产生的冲击能量。在澳大利亚，每年车祸造成的建筑直接损失高达3800万美元左右。如果车辆失控撞入公寓、餐厅和便利店，造成的损失可能会更高。砌体结构具有隔音、隔热和防火性能，但结构中的砂浆接缝削弱了整体的结构强度。如果将人造几何体嵌入砂浆中制成保护性复合材料，还能使砌体免受微生物和60℃高温的影响，进而延长结构的寿命。”

在完成实验室测试后，Zahra博士计划在QUT试点工厂开展全尺寸砖石和混凝土结构测试。Zahra博士说：“引入增材制造后，新设计具有良好的商业化前景，因为生产过程非常灵活，原材料也很容易获取。3D打印能够让工程师改变材料尺寸或几何形状的设计，以适应不同结构和负载的要求。与纤维增强塑料或其他不可生物降解聚合物相比，生物塑料是一种更可持续的低碳排放产品。这使得新产品更为环保。”

编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《智能材料与结构》

期刊编号：0964-1726

原文链接：https://techxplore.com/news/2021-10-material-3d-printed-impact.html

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