ゴムシートやフォームなどの衝撃吸収・吸音材は、厚く、大きく、柔らかい傾向があります。しかし、新しいタイプの素材はそれとは異なり、強度と薄さを保ちながら振動を吸収します。多くの場合、強度と耐久性を兼ね備え、振動を吸収できる構造を構築したい場合は、耐荷重性の高い硬い材料と柔らかい材料を組み合わせなければなりません。別の方法は、構造物に機械的ショックアブソーバーを取り付けることです。いずれの場合も、完成品は硬い材料のみを使用した製品よりも重く、かさばり、高価になります。ここで新しい複合材料が登場します。
この材料は、ETHチューリッヒ研究所のIoanna Tsimouri氏、Andrei Gusev氏、Walter Caseri氏によって開発され、弾性ポリマーのより薄い層で結合された剛性材料の極薄スタックで構成されています。より具体的には、最初のプロトタイプは、厚さ 0.2 ～ 0.3 ミリメートルのガラス板と厚さ数百ナノメートルの PDMS (ポリジメチルシロキサン) シリコーンの層で構成されていました。
コンピューター モデルでは、理想的な特性を達成するには、複合材料の少なくとも 99 パーセント (体積比) が硬質材料で、ポリマーが 1 パーセント未満でなければならないことが示されているため、この比率は重要です。 「ポリマー層が薄すぎると、減衰効果は最小限になります。厚すぎると、材料の剛性が十分ではありません」と研究を主導したチムウリ氏は述べた。
この材料のサンプルは、標準的な 3 点曲げ強度テストに耐えるだけでなく、-125 °C (-193 °F) の温度でも優れた減衰特性を実証しました。
この複合材料の特性のデモンストレーションでは、以下のビデオで見ることができますが、材料の薄いシートと標準的なガラス片が 25 cm (9.8 インチ) の高さからテーブル上に落とされました。ガラスはカチカチという大きな音を立てて空中に跳ね返りましたが、複合材料は跳ね返らずにくぐもった音を立てました。
この技術がさらに開発されれば、窓、機械のケーシング、自動車部品、さらには航空宇宙部品などの分野でバージョンが使用される可能性があります。さらに、少量の PDMS は溶融時にガラスに分解されるため、現在のガラスベースの複合材料は完全にリサイクルできます。
この研究に関する論文は最近、雑誌「CompositesPartB:Engineering」に掲載されました。