通过在减震材料中使用几何形状，研究人员开发了一种提供更好头部受伤保护的自行车头盔。该材料通过双向收缩来吸收冲击。
通过在减震材料中使用新的几何形状，哥德堡大学和伊斯法罕大学的研究人员开发了一种提供更好头部受伤保护的自行车头盔。该材料通过双向收缩来吸收冲击。
自行车头盔对于保护骑自行车者免受头部受伤非常重要，但传统设计在冲击吸收和贴合度方面存在局限性。来自哥德堡大学和伊朗伊斯法罕大学的研究人员设计了一种自行车头盔，其减震材料利用了所谓的增强型超结构。该材料采用特殊的几何图案设计，在冲击情况下表现与常规泡沫衬垫不同。
“在受到冲击能量时，衬垫材料会收缩，这改善了冲击能量的吸收，这意味着在事故中降低了骑行者头部受伤的风险，”哥德堡大学材料力学与物理副教授Mohsen Mirkhalaf说道。
几何形状是关键
这项研究发表在《国际固体与结构期刊》上，结合了对增强型超结构的了解、计算机模拟和优化技术，以开发更安全的自行车头盔。
“我们使用了一种特定的设计优化方法，以确定最佳的几何配置以最小化碰撞力。材料结构的几何形状是一个关键因素，”Mohsen Mirkhalaf说道。
最后，新头盔的保护层在3D打印机上打印出来以进行测试。选择的材料是一种塑料，超弹性聚合物，可以经历显著的变形并恢复到原始形状。对两种不同类型的冲击进行的标准测试表明，它比新头盔保护头部更好。
可以定制
“增强型超结构的知识已经存在近40年，当被拉伸时会横向扩展。然而，由于3D打印技术的进步，各种超结构的发展迅速增长。”Mohsen Mirkhalaf说道。
新头盔设计不仅提供更好的保护，而且更轻，并且增强型衬垫可以使用3D打印根据个人头形定制。这对专业运动员或那些找不到舒适头盔的人来说是有益的。
这项研究是迈向更智能的保护装备的一步，最终可以在自行车运动以外的其他需要防冲击保护的领域中使用。
“随着进一步的发展，这项技术可导致新一代更安全、更舒适且更具可定制性的自行车头盔。虽然目前3D打印技术比大规模生产的泡沫衬垫更昂贵，但随着技术的更广泛应用，成本预计会下降。未来，甚至可能实现按需打印个性化头盔，确保每位骑行者获得最佳保护。”
