Minuscolo, cubi di plastica stampati in 3D, con intricati vuoti frattali incorporati al loro interno, si sono dimostrati efficaci nel dissipare le onde d'urto, potenzialmente portando a nuovi tipi di armature leggere e materiali strutturali efficaci contro esplosioni e impatti.

"L'obiettivo del lavoro è manipolare le interazioni delle onde risultanti da un'onda d'urto, " disse Dana Dattelbaum, uno scienziato del Los Alamos National Laboratory e autore principale di un articolo che apparirà sulla rivista I progressi dell'AIP . "I principi guida su come farlo non sono stati ben definiti, certamente meno rispetto alla deformazione meccanica dei materiali prodotti in modo additivo. Stiamo definendo quei principi, a causa di avanzato, produzione e progettazione su mesoscala."

In passato sono stati sviluppati materiali disperdenti ad onde d'urto che sfruttano i vuoti, ma in genere coinvolgevano distribuzioni casuali scoperte attraverso tentativi ed errori. Altri hanno utilizzato strati per riverberare onde d'urto e rilasciare. Il controllo preciso della posizione dei fori in un materiale consente ai ricercatori di progettare, modelli e strutture di prova che si comportano come progettato, in modo riproducibile.

I ricercatori hanno testato le loro strutture frattali sparando loro un dispositivo di simulazione a circa 670 miglia all'ora. I cubi strutturati hanno dissipato gli urti cinque volte meglio dei cubi solidi dello stesso materiale.

Sebbene efficace, non è chiaro se la struttura frattale sia il miglior design per dissipare gli urti. I ricercatori stanno studiando altri modelli basati sul vuoto o sull'interfaccia alla ricerca di strutture ideali per dissipare gli urti. Nuovi algoritmi di ottimizzazione guideranno il loro lavoro verso strutture al di fuori di quelle che consistono in regolari, strutture ripetitive. Le potenziali applicazioni potrebbero includere supporti strutturali e strati protettivi per veicoli, caschi, o altra protezione indossabile dall'uomo.

La ricerca sarà pubblicata nel numero di luglio 2020 di I progressi dell'AIP , nell'articolo "Dissipazione delle onde d'urto mediante strutture porose dominate dall'interfaccia, " di D.M. Dattelbaum et al.