Shear Thickening materials

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Arioli Letizia - Lonardo Emilio

SHOCK ABSORBER MATERIALS d3o e competitors

Nanotecnologie e materiali funzionali per il design Prof.ssa Barbara Dal Curto


SHOCK ABSORBER MATERIALS Progettati per assorbire e dissipare l’energia cinetica a cui sono sottoposti Gomma e silicone sono i primi materiali utilizzati per assorbire gli shock Utilizzati quotidianamente in svariati settori Le innovazioni tecnologiche li hanno resi sempre più “smart”


Shear Thikening

SHOCK ABSORBER MATERIALS Sono fluidi non newtoniani Assorbono l’energia che si crea in seguito ad uno shock Fluidi a riposo e solidi quando ricevono un colpo Sono tanto più efficienti quanto più è rapido l’urto ricevuto Assorbono le vibrazioni Fonoisolanti


Amido di mais

SHOCK ABSORBER MATERIALS

Unito ad acqua forma un fluido non newtoniano

Correndoci sopra si ha la sensazione di camminare sull’ acqua



cos’è

D3O E’ un mater materiale tecnologico intelligenti” dotato di “molecole “m

Estremame Estremamente flessibile e morbido al tatto, rie riesce istantaneamente a diventare d duro nel momento in cui riceve un c colpo


proprietĂ

D3O forza d’impatto

rivestimento esterno

Leggero Traspirante Malleabile

d3o

Fonoassorbente Resistente al fuoco

forza dell’impatto

rivestimento interno

10 millisecondi

flexible

absorbs shock

returns energy


composizione

D3O Sviluppato a partire dallo studio di fluidi dilatanti liquidi Modellato tramite fusione in forme predefinite Esistono tre tipologie di d3o: SHOCK Resistente e durevole - adatto per un’ampia gamma diapplicazioni

FLO1 Flessibile e leggero - offre la massima protezione per l’utilizzo in condizioni normali

FLO2 Variegato e confortevole - offre protezione in condizioni estreme


applicazioni

D3O

SPORT BALLET BOXING CRICKET LACROSSE

EQUESTRIAN BASEBALL

SAILING

SOCCER

WATERSPORTS

SNOWSPORTS POLO VOLLEYBALL Tuta da sci Syder www.spider.com


applicazioni

D3O

SPORT

BALLET BOXING CRICKET LACROSSE

EQUESTRIAN BASEBALL

SAILING

SOCCER

WATERSPORTS SNOWSPORTS POLO Scarpe da Ballo Juliet d3o www.capuletworld.com

VOLLEYBALL


applicazioni ELETTRONICA

D3O



cos’è

PORON XRD

Il Poron xrd è un materiale poliuretanico che offre un elevato grado di assorbimento degli urti garantendo grande libertà di movimento essendo elastico leggero e traspirante.


proprietà

PORON XRD Morbido Flessibile Leggero Traspirante Assorbe il 90% dell’ energia ricevuta in seguito ad un colpo Rendimento costante

BEFORE IMPACT flexible

IMPACT

molecules freeze

AFTER IMPACT flexible


proprietà

PORON XRD PROPRIETY Density, lb./ft Specific Gravity Tolerance, %

TEST METHOD

Standard Thickness Tolerance, % Standard Color Air Permeability Compression Set, %max Compression Force Deflection psi,kPa Hardness, Durometer Hidrolysis Resistance Compression Set, %max Resilience, Shore Instrument Resiliometer avg (Ball Reb. T.)

Water Absorption, % Wt Gain

Skin Contact Tear Strenght, pli, min. (kN/m)

0,19

0,2%min. Strain Rate Force Measured @ 25% Deflection

1.1 - 3.4 (8 - 23)

1.5 - 5.5 (10 - 38)

4-9 (28 - 62)

5 - 12 10 - 20 (34 - 83) (69 - 138)

Shore “O”

10

19

32

**

ASTM D 3574-95 Test A

Internal using Gurley Densometer

ASTM D 3574 Test D @ 70°C

15

0,32 0,24 + -10 See Product Availability + -10 65 - Vivid Yellow Open Cell - Breathable <10

ASTM D 3574 Test J/Test D after autoclaved @ 121°C

**

ASTM D 2632-96 Vertical Rebound

**

0,40

**

0,158 (4.0) 0,118 (3.0) 0,118 (3.0)

Based on ASTM E96-00 Upright/37°C/0%RH

4150

3400

3100

**

Leakage - Inverted

Yes

Yes

Yes

**

Based on ASTM D 570 -2hr water immersion @ room t°

Typical Value 10

Primary Skin Irritation-FHSA Based on ISO 10993-10 (2002), ISO 10993-12 (2007), ISO/IEC 17025 (2005)

Negligible Irritant. Primary Irritation Index = 0

ASTM D 624 Die C ASTM D 3574 Test E

Tensile Strenght, psi, min. (kPa)

ASTM D 3574 Test E

Chemical Resistance

25

0,14

Tensile Elongation, % min.

Restricted Substance Compliance

20

12

Sample Thickness, inches (mm)

Water Vapor Transfer, Typical g/ft2/24hrs (g/m2/24hrs)

PRODUCT 9

3

Based on Adidas-Salomon policy for control and monitoring of hazardous substances

4.5 (0.8)

5 (0.9)

5 (0.9)

10 (1.8)

14 (2.5)

>145 30 (207)

45 (310)

70 (483)

100 (689) 140 (965)

Pass PORON Cushioning Materials are unaffected by mild organic acid and bases. They show modest swelling with oils and greases and other linear hydrocarbons. Strongly polar solvents will greatly swell PORON Materials. In most cases, physical properties recover to a great extent as the solvents evaporate.


Il Poron xrd ha il vantaggio di poter essere combinato con altri materiali per migliorare le sue caratteristiche

Plastazote evita il rischio di perforazione del Poron xrd

Microban evita la proliferazione dei batteri

2 hours

16 hours

20 hours

24 hours

proprietĂ

PORON XRD


composizione

PORON XRD Il Poron xrd è un poliuretano micro cellulare capace di assorbire fino al 90% dell’ energia al momento dell’ impatto.


composizione

PORON XRD Il Poron xrd è un poliuretano micro cellulare capace di assorbire fino al 90% dell’ energia al momento dell’ impatto.

In condizioni normali le molecole del poron sono libere e il materiale risulta quindi morbido e malleabile.


composizione

PORON XRD Il Poron xrd è un poliuretano micro cellulare capace di assorbire fino al 90% dell’ energia al momento dell’ impatto.

In condizioni normali le molecole del poron sono libere e il materiale risulta quindi morbido e malleabile.

In caso di impatto le molecole “congelano” rendendo il materiale rigido.


applicazioni

PORON XRD attuali


applicazioni

PORON XRD future

I paraurti delle automobili potranno essere formati interamente o solo in parte da Poron xrd

Dispositivi medici di protezione potranno essere completamente costituiti da Poron xrd



cos’è

DEFLEXION E’ un tessuto tridimensionale flessibile che si irrigidisce se sottoposto a sollecitazioni meccaniche. E’ l’unica tecnologia per l’ assorbimento degli impatti strutturata come un materiale tessile.


cos’è

DEFLEXION Deflexion si divide in due tipologie di prodotti

L’S-Range è ottimizzato per massimizzare la protezione dagli impatti offrendo flessibilità, traspirabilità e libertà di movimento e funziona anche se è bagnato.

Il TP-Range è un materiale termoplastico unito a siliconi. Sottile, leggero e flessibile, è disponibile solido e forato.


proprietĂ

DEFLEXION Leggero Morbido Elastico Traspirante Lavabile Quando questo materiale subisce un colpo, l’ energia viene dispersa su tutta la superficie dal punto di contatto verso i bordi, riducendo cosÏ le forze trasmesse attraverso di esso.


proprietà

DEFLEXION Può essere tagliato e cucito direttamente all’ interno di indumenti. Può essere utilizzato sia ad alte che a basse temperature.


proprietà

DEFLEXION Typical Phisical Characteristics Product

S5-004

S7-005

Color

Red

Red

Weight, kg/m2

1,3

1,9

Thickness, mm

5

7

Roll lenght/m

25

25

Roll width/m

1,20

1,20

Breathability

Open mesh network permits natural airflow

Washability @ 40°C

More than 50 washes

Washability @ 95°C

More than 25 washes


proprietà

DEFLEXION Typical Impact Performance

S5-004

Product

S7-005

Impact standard

#layers

Trasmitted Force

EN1621-1: 1998 Motorcycle Limb Standard

3

22 kN

2

28 kN

EN1621-1: 1998 modified to 20 joules

1

29 kN

1

24 kN

EN1621-2: 2003 Motorcycle Back Protector Standard

4

14 kN

3

18 kN

EN13061: 2001 Soccer Shin Guard Standard

2

1,4 kN

Temperature Stability

NORMAL CONDITION flexible

#layers

Trasmitted Force

Not recommended

Impact performance and product flexibility in the range of -20°C to + 40°C

DURING IMPACT hardens instantly

AFTER IMPACT immediately returns to a flexible state


proprietà

DEFLEXION Typical Phisical Characteristics Product

TP3-001

TP3-002

TP8-001

TP8-002

Color

Gray

Gray

Gray

Gray

Weight, kg/m2

1,00

1,35

2,70

3,60

Thickness, mm

3,00

3,00

8,00

8,00

Density, g/m3

0,40

0,50

0,37

0,50

Roll lenght/ m

50

50

20

20

Roll width/ m

1,10

1,10

1,10

1,10

Breathability

Holes permit airflow

No holesnot breathable

Holes permit airflow

No holesnot breathable

Washability @40°C

More than 25 washes

Il TP-Range si presenta in lastre intere o forate di colore grigio che in questo caso offrono una buona traspirabilità


proprietĂ

DEFLEXION Typical Impact Performance

Product

TP3-001

TP3-002

TP8-001

TP8-002

#layers

Trasmitted Force

#layers

Trasmitted Force

#layers

Trasmitted Force

#layers

Trasmitted Force

EN1621-1: 1998 Motorcycle Limb Standard

3

26 kN

3

24 kN

1

27 kN

1

25 kN

EN1621-1: 1998 Modified to 20 jouels

1

29 kN

2

19 kN

1

13 kN

1

12 kN

Impact Standard

EN1621-2: 2003 Motorcycle Bacck Protector Standard

not recommended

not recommended

2

11 kN

2

13 kN

EN13061: 2001 Soccer Shin Guard Standard

not recommended

not recommended

1

0,7 kN

1

0,7 kN


composizione

DEFLEXION S-Range Basata su tessili reticolari impregnati con S-Range: polimeri di silicone TP-Range: Costituita da polimeri di silicone combinati con polimeri termoplastici


applicazioni

DEFLEXION Abbigliamento sportivo


applicazioni

DEFLEXION Bagagli e valigie

Dispositivi elettronici


applicazioni

DEFLEXION Applicazioni future

Tessuti sottili, leggeri e facilmente trasportabili per proteggere oggetti molto fragili Sostituire o migliorare materiali e tecniche giĂ presenti nel settore medico-sanitario



cos’è

SAS-TEC Sitema di assorbimento degli impatti nato in Germania nel 2003 ed in continua evoluzione


proprietĂ

SAS-TEC Resistente ad impatti multipli Memoria di forma Assorbe piÚ del 50% dell’energia ricevuta in seguito ad un colpo Vita utile stimata di 10/15 anni Resistente alle alte temperature Lavabile


proprietĂ

SAS-TEC Leggero Morbido Flessibile Malleabile


composizione

SAS-TEC Il Sas-Tec è formato da materiale viscoelastico Quando riceve un colpo le molecole congelano e distribuiscono l’ energia sulla superficie In parte composto da materiali riciclati


applicazioni

SAS-TEC

Sas-Tec opera soprattutto nel campo delle protezioni per motociclisti, collaborando con importanti aziende del settore



cos’è

SORBOTHANE

E’ il primo polimero viscoelastico Creato nel 1982 Utilizzato dalla NASA


proprietĂ

SORBOTHANE Assorbe il 90% dell’energia ricevuta in seguito ad un colpo Assorbe le vibrazioni Flessibile Morbido Fonoisolante


proprietà

SORBOTHANE Property

Material Properties of Sorbothene Durometer (Shore 00) Units

30 83,39 582

50 122,61 568

70 206,06 399

psi %

ASTM D412 92

17,86

25,47

66,18

psi

ASTM D412 92

36,28

54,86

127,02

psi

ASTM D412 92

54,88

80.13

165,95

psi

ASTM D412 92

6,4

12,0

30,0

psi

ASTM D575 91

Compressive Stress at 50% Strain

86,1

105,0

232,0

psi

ASTM D575 91

Tear Strenght

43,62

48,73

65,26

lb/inch gPa

Tensile Strenght at break Elongation at break Tensile Elastic Stress at 100% Strain Tensile Elastic Stress at 200% Strain Tensile Elastic Stress at 300% Strain Compressive Stress at 20% Strain

Bulk Modulus

2,86

Notes

ASTM D412 92

ASTM D624 91 Die C

Static Coefficient of Friction

15,8

10,4

4,1

ASTM D1894 on polished steel

Kinetic Coefficient of Friction Density

3,3

2,6

2,5

ASTM D1894 on polished steel

85,0

84,9

Specific Gravity

85,5 1,372

1,364

1,363

Optimum Performance Temperature Range

-20° to +160°

-20° to +160°

-20° to +160°

F

Reduced strenght and damping up to 200”F. Incresed spring rate down to glass transition temperature

Glass Transition

-38,7°

-37,4°

-34,7°

C

ASTM E1640 94 by peak Tangent Delta

lb/ft3

Flash Ignition Flammability

570°

F

Self Ignition Flammability

750°

F

Flammability Rating with Flame Retardant Added

V2

V2

V2

ASTM D792 ASTM D792

Underwriters Laboratory 94 compatibility


composizione

SORBOTHANE Il Sorbothane è un polimero visco-elastico E’ un polimero reticolato Ha propietà sia di materiali liquidi (soluzioni viscose), sia di materiali solidi (materiali elastici) E’ un materiale termoindurente a base di poliuretano


applicazioni

SORBOTHANE



cos’è

AKTON Polimero viscoelastico presente sul mercato da quasi cinquant’anni costituito da gomma vulcanizzata. Originariamente progettato per il trattamento e la prevenzione delle ulcere da decubito.


proprietĂ Assorbe i colpi Attenua le vibrazioni Resiste a carichi molto elevati Ipoallergenico Distribuisce uniformemente il peso su tutta la superficie Utilizzabile sia ad alte che a basse temperature Non consente la proliferazione dei batteri Impermeabile

AKTON


proprietà

I dati delle tabelle e i risultati dei test condotti mettono in luce le proprietà di Akton di assorbire gli shock, mantenere la propria forma, la sua elasticità che lo rendono un materiale adatto per molte applicazioni.

ASTM D 575-91 (96) Compression Deflection, Method A 25% Deflection

ASTM D 395-97 Compression Set, 22hrs @ 25% Compression Room Temperature

AKTON

ASTM D 624-98 Compression Set, 22hrs @ 25% Compression Room Temperature

Sample No.

Lbs. per Square Inch

Sample No.

Lbs. per Square Inch

Sample No.

Tear Strength, Lbs/In.

1

0.66

1

0

1

3.4

2

0.63

2

0

2

3.5

3

0.63

3

0

3

2.7

Median

0.63

Median

0

Median

3.4

ASTM D 412-98a Rubber Properties in Tension Sample No.

100% Modulus (PSI)

200% Modulus (PSI)

300% Modulus (PSI)

1

2.6

3.2

4.8

16.9

959.1

2

3.1

4.0

5.3

22.7

1060.3

3

2.6

3.9

5.6

18.4

1030.0

Median

2.6

3.9

5.3

18.4

1030.0

Recoil Force

NO PADS

LEADING COMPETITOR PAD

Peak Force 2201 lbs. 4 milliseconds

Time

Peak Tensile Ultimate Elongation Shore A Hardness (PSI) (%) (pts)

AKTON PAD

Peak Force 1663 lbs. 4 1/2 milliseconds

N/A

Peak Force 941 lbs. 3 millisec.


proprietĂ

AKTON Di colore giallo Traslucido Morbido al tatto Elastico


composizione

AKTON

L’Akton è un materiale fisicamente definito “Polimero viscoelastico asciutto di poliuretano” ed è un materiale solido, mono-molecolare. La superficie del materiale è formata da un sottilissimo film elastico, molto simile alla pelle umana.


applicazioni

AKTON

Le applicazioni principali del materiale sono nel settore medico ma viene utilizzato anche in altri ambiti. Alcuni esempi sono le selle delle motociclette o i rivestimenti per i fucili da caccia per attutire colpi e vibrazioni.


applicazioni

AKTON In futuro potrebbe trovare applicazioni in tutte quelle situazioni dove è necessaria una protezione soprattutto da carichi elevati e per tempi prolungati, mantenendo condizioni igieniche adeguate.


CONCLUSIONI 1982

2005

2005-2010


confronti

CONCLUSIONI


confronti

CONCLUSIONI

D3o

Poron xrd

Deflexion S-Range

Deflexion TP-Range


confronti

CONCLUSIONI

D3o

Poron xrd

Deflexion S-Range

Deflexion TP-Range


confronti

CONCLUSIONI

Poron xrd

Competitor A

Competitor B

Competitor C


confronti

CONCLUSIONI

Poron xrd

Competitor A

Competitor B

Competitor C


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