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ACF是什么意思?谁研发出来的?ACF的特性和原理

ACF仿生软骨超材料

2024-04-02 09:59 广东

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ACF材料(通常指Artificial Cartilage Foam,全称ACF人工软骨材料,简称ACF材料),具体来说,它是林至科技集团ACF实验室王博伟院士研发一类典型的软基体混合胞孔材料 ,同时也是基于人体膝关节软骨的功能和结构设计的一种三维超微结构的仿生超材料,材料内部存在着微米级的孔洞,且孔洞间有一定的连通,孔洞表面分布着沟壑状的凸起,这些高度均在纳米高度。所以,ACF材料是一种具有微纳米结构的软基体混合胞孔材料。

典型带有多级孔隙和黏弹性,为其在冲击吸收和能量耗散方面的应用提供了独特的优势。ACF实验室通过精心选择基础原料、对原材料进行改性处理,以及优化配方和制造工艺,我们可以精确地控制ACF材料的密度、硬度、拉力、回弹时间和孔隙结构等关键参数。

ACF材料技术特征:

当ACF材料受到外力冲击时,其内部的多级孔隙结构允许材料在微观层面上进行复杂的变形,包括摩擦、弯曲(或扭转)以及弹塑性(或黏弹性)滞回变形。这些变形过程有效地耗散或吸收了冲击所产生的能量,并将其转化为热能。与此同时,材料平缓地释放这些能量,从而延长了速度变化的时间。

ACF材料实现冲击吸收和能量耗散的原理主要基于以下三个方面:

  1. 延长速度变化时间:当材料受到冲击时,其内部的复杂变形过程使得速度变化不再是瞬间的,而是逐渐发生的。这样,冲击力的峰值被降低,冲击作用变得更加温和,从而减小了对被保护物体或人员的伤害。

  2. 增大受力响应面积:多级孔隙结构使得材料在受到冲击时能够在一个更大的区域内分散力。这不仅减小了单位面积上的压力,还增加了材料与冲击源之间的接触面积,进一步提高了冲击吸收的效果。

  3. 能量转换:通过材料内部的摩擦、弯曲和弹塑性变形,冲击能量被转换为热能。这种能量转换不仅减少了冲击力的直接影响,还通过热能的释放进一步耗散了剩余的能量。

ACF材料结论:

ACF材料通过其独特的物理、化学、力学、仿生学性能和结构特点,在冲击吸收和能量耗散方面表现出色。通过精确控制材料的各项参数和优化制造工艺,我们可以实现更高效、更可靠的冲击保护解决方案,广泛应用于各种需要缓冲和减振的领域。


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