材料的几何设计提供更安全的自行车头盔

自行车头盔对保护骑行者免受头部伤害至关重要，但传统设计在冲击吸收和贴合度方面存在局限。伊朗哥德堡大学和伊斯法罕大学的研究人员设计了一款自行车头盔，其吸能材料采用了被称为拉胀超结构的技术。该材料通过特殊几何图案设计，在冲击条件下表现与传统泡沫内衬截然不同。

"当受到冲击能量时，内衬材料会收缩，从而增强冲击能量的吸收效果，这意味着事故中骑行者头部受伤的风险更低，" 哥德堡大学材料力学与物理学副教授 Mohsen Mirkhalaf 解释道。

几何结构是关键

这项发表在《International Journal of Solids and Structures》的研究综合了拉胀超结构相关知识、计算机模拟和优化技术，旨在开发更安全的自行车头盔。

"我们采用特定设计优化方法来确定最佳几何构型，以最大限度降低碰撞冲击力。材料结构的几何形态是关键因素，" Mohsen Mirkhalaf 强调。

最终，新型头盔的防护层通过3D打印技术制作并进行测试。选用材料为塑料——一种可承受显著变形并能恢复原状的超弹性聚合物。针对新型头盔进行的两种不同类型冲击标准测试表明，其头部防护性能更优。

支持定制化

"关于拉伸时横向膨胀的拉胀超结构知识已有近40年历史。然而，不同超结构的发展因3D打印技术的进步而呈现爆发式增长，" Mohsen Mirkhalaf 指出。

新型头盔设计不仅提供更强防护，且重量更轻。通过3D打印技术，拉胀内衬可根据个人头型定制。这对专业运动员或难以找到舒适头盔的人群尤为有益。

该研究为智能防护装备的发展迈出重要一步，其应用未来不仅限于自行车领域，还可延伸至其他需要冲击防护的领域。

"随着技术进一步发展，这项工艺有望催生新一代更安全、更舒适、更具定制性的自行车头盔。尽管目前3D打印技术成本高于批量生产的泡沫内衬，但随着技术普及，预计成本将逐步下降。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防护。"