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减振降噪领先的ACF人工软骨材料有什么黑科技特点?原理是什么?有哪些应用范围?

更新时间:2023-12-01点击:1120

ACF人工软骨仿生吸能材料(又称ACF人工软骨材料、ACF材料)是林至科技集团ACF实验室创始人王博伟院士通过模仿关节软骨的功能与构造,在力学、化学、仿生、超材料等跨学科基础上,经6年12000余次的试验,所发明的一种仿生吸能材料。该材料可吸收90%以上的冲击能量,瞬间将动能转为不明显的热能,保护人体和贵重物品不受冲击力的伤害。ACF材料 是全球最高冲击防护等级的缓冲吸能材料,技术保持领先位置。

具体来说,ACF材料是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。总之,ACF材料是一种具有微纳米结构的软基体混合胞孔材料。

ACF人工软骨材料的原理

ACF材料基于仿生学的原理,在仿生、力学、化学、数学等跨学科的基础上研发而成,是通过对材料内分子结构的设计,基础材料筛选,原材料改性,配方和工艺优化的方式,控制材料的密度硬度、拉力、回弹时间、孔隙结构,使其在受到外力冲击的情况下材料内部通过滞回变形(如摩擦、弯曲或扭转、弹塑性)来分散或吸收冲击过程所产生的能量,实现尽可能减小冲击力的目的。

ACF人工软骨材料的特点

1.吸能性能优异,可抵抗多次冲击 。ACF仿生吸能材料虽然模仿人体关节软骨构造,但优于软骨吸能缓冲优势,更优于传统减震材料的性能。 根据专业评估,在同等吸能条件下,ACF厚度是其他材料的1/3甚至1/5,性能提升3倍-5倍,吸能性能达到了惊人的97.1%。此外,对比2023年能找到的国内、外各种缓冲材料:包括但不限于乳胶、橡胶、回力、EVA、SBR、EPS、XRD、D3O、OrthoLite、poron等,ACF均具有碾压式的技术优势。

2.降低振动幅度,减震降噪。ACF材料在航天航空、家电、工业设备、精密仪器等领域中发挥重要作用,可以降低机器振动幅度,起到良好的减震降噪作用

ACF人工软骨材料的应用

作为一种多尺度的微纳米结构功能材料,ACF材料的应用范围非常广泛,如运动、医疗、汽车、工业设备、航空航天、军工、建筑、机器人、物品防摔等领域,只要涉及冲击防护、缓冲减震,ACF材料都能发挥作用。在ACF材料的基础上先后开发了减震鞋垫、运动防护裤、防护减震袜、运动护膝、减震垫、减震器、减震环、减震块等产品,也吸引了不少头盔、汽车配件等厂家的合作。值得一提, ACF制成的仿生材料、防护护具已经被应用到了北京冬奥会冰雪项目上,为科技冬奥提供了有力的保障。


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具体应用场景:人体冲击保护,如鞋、头盔、护具、防护服、防弹衣;工业设备的减震垫减震器减震支座;汽车防撞,如保险杠、防撞梁、座椅等等;高铁、飞机、航空器缓冲吸能;贵重物品保护,如手机电脑防跌落、无人机机器人减震;其他如军警训练、体育运动、医疗矫正、防爆防弹、作战训练服、作战靴等等。


ACF材料还可以技术赋能下游企业,通过专利授权和技术授权,帮助下游企业提升产品性能,实现品牌价值提升。

2023年5月,ACF材料发明人王博伟在接受南方+记者采访分享获评佛山zui美科技工作者后一年的科研成果时表示,对于未来,会继续深化用人工软骨的原理、仿生吸能的技术来解决冲击防护的问题。同时,将ACF实验室打造为一个打通基础研究、应用研究、成果转化、产品化、产业化、资本化的新型研创机构和新型科创平台,支持下游不同领域企业做产业升级。

2023年10月、林至科技集团ACF获批为数不多的“广东省科技专家工作站”,这是继2023年上半年佛山市科技金融协会颁发的“2022年度科技成果转化模范奖”的又一荣誉,这不仅是省政府对ACF林至科技致力于极限缓冲吸能材料研究与产业化工作的肯定,更是对ACF林至科技持续科技创新和技术成果转化的极高认可。