Minuscule, Cubes de plastique imprimés en 3D, avec des vides fractals complexes intégrés en eux, se sont avérés efficaces pour dissiper les ondes de choc, conduisant potentiellement à de nouveaux types de blindage léger et de matériaux structurels efficaces contre les explosions et les impacts.

"Le but du travail est de manipuler les interactions ondulatoires résultant d'une onde de choc, " dit Dana Dattelbaum, un scientifique du Laboratoire national de Los Alamos et auteur principal d'un article à paraître dans la revue Avances AIP . "Les principes directeurs sur la façon de le faire n'ont pas été bien définis, certainement moins par rapport à la déformation mécanique des matériaux fabriqués de manière additive. Nous définissons ces principes, en raison de l'avancée, fabrication et conception à échelle moyenne."

Des matériaux de dispersion des ondes de choc qui tirent parti des vides ont été développés dans le passé, mais ils impliquaient généralement des distributions aléatoires découvertes par essais et erreurs. D'autres ont utilisé des couches pour réverbérer les chocs et libérer des ondes. Le contrôle précis de l'emplacement des trous dans un matériau permet aux chercheurs de concevoir, modéliser et tester des structures qui fonctionnent comme prévu, de manière reproductible.

Les chercheurs ont testé leurs structures fractales en leur envoyant un impacteur à environ 670 miles par heure. Les cubes structurés ont dissipé les chocs cinq fois mieux que les cubes solides du même matériau.

Bien qu'efficace, il n'est pas clair que la structure fractale soit la meilleure conception de dissipation des chocs. Les chercheurs étudient d'autres modèles basés sur le vide ou l'interface à la recherche de structures idéales pour dissiper les chocs. De nouveaux algorithmes d'optimisation guideront leur travail vers des structures autres que celles qui consistent en des structures répétitives. Les applications potentielles pourraient inclure des supports structurels et des couches de protection pour les véhicules, casques, ou autre protection portable.

La recherche sera publiée dans le numéro de juillet 2020 de Avances AIP , dans l'article "Dissipation des ondes de choc par des structures poreuses à prédominance d'interface, " par D.M. Dattelbaum et al.