Thêm SOHA trên Google
Các nhà nghiên cứu tại Đại học North Carolina State (Mỹ) vừa phát triển một loại vật liệu composite khá thú vị: Bọt kim loại làm từ hàng nghìn quả cầu thép không gỉ rỗng, được nhúng trong một nền thép không gỉ khác.
Khi nhồi loại vật liệu này vào bên trong thanh dầm trước bằng nhôm của ô tô, kết cấu sẽ sụp đổ dần dần khi va chạm, thay vì gãy gập đột ngột tại một điểm như thiết kế truyền thống.
Ảnh: NC State University
Dự án do kỹ sư Aman Kaushik cùng giáo sư Afsaneh Rabiei (ngành cơ khí và hàng không vũ trụ) dẫn dắt.
Để kiểm chứng, nhóm nghiên cứu chạy mô phỏng máy tính, so sánh thanh dầm bọc bọt thép với hai thiết kế thông dụng: Một thanh thép hình chữ nhật kiểu xe tải, và một thanh nhôm bát giác đôi dùng trên sedan hiện đại.
Kết quả ở tốc độ 88km/h khá ấn tượng: So với thanh bát giác đôi, thanh bọt thép giảm khoảng 38% lực va đập đỉnh và độ giảm tốc đỉnh, đồng thời giảm khoảng 45% các chỉ số liên quan đến mức độ nghiêm trọng của va chạm và nguy cơ chấn thương đầu.
So với thanh thép chữ nhật, khoảng cách còn lớn hơn nhiều - thanh này bị nén hoàn toàn và truyền lực rất mạnh, trong khi thanh bọt thép giảm tới khoảng 84% các chỉ số tương ứng. Chỉ số mức độ nghiêm trọng va chạm mô phỏng thấp hơn tới khoảng 16 lần, còn chỉ số chấn thương đầu (HIC) thấp hơn khoảng 6 lần.
Vật liệu này còn cho phép xe chịu được tốc độ va chạm cao hơn trước khi vượt ngưỡng nguy hiểm: Một thiết kế chỉ vượt ngưỡng nghiêm trọng ở 96 km/h và ngưỡng HIC ở 124km/h - cao hơn khoảng 34% và 40% so với thanh bát giác đôi.
Tuy nhiên, cần lưu ý một điểm quan trọng, đây mới chỉ là kết quả mô phỏng, chưa có vụ va chạm thực tế nào được thực hiện, và mô hình cũng chưa tính đến dây an toàn, túi khí hay hình nộm thử nghiệm va chạm. Nhóm nghiên cứu cho biết mục tiêu hiện tại là so sánh thiết kế thanh dầm, chứ chưa thay thế được bài thử nghiệm an toàn chính thức.
Bà Rabiei kỳ vọng vật liệu này có thể giúp các hãng xe rút ngắn chiều dài thanh dầm trước mà vẫn giữ hoặc cải thiện khả năng bảo vệ khi va chạm, từ đó giảm trọng lượng xe và tăng hiệu suất. Nhóm cũng đang khám phá ứng dụng cho xe điện, đặc biệt là bảo vệ pin, nhờ khả năng chịu nhiệt và chống cháy của vật liệu.
Bước tiếp theo, nhóm dự định thử nghiệm vật lý theo tiêu chuẩn của NHTSA (Cơ quan An toàn Giao thông Đường bộ Quốc gia Mỹ). Cho đến khi có kết quả kiểm chứng độc lập, đây vẫn chỉ là tín hiệu đầy hứa hẹn từ mô phỏng, chưa phải bằng chứng vật liệu này sẽ giúp xe sản xuất thực tế an toàn hơn.
Nguồn: Wonderful Engineering
