Liquid nanofoam:En game changer til fremtidige fodboldhjelme

En flydende nanofoamforing, der gennemgår test, kan forlænge sikker brug af fodboldhjelme, siger en Michigan State University -forsker.

Når en hjelm modstår en påvirkning, der er alvorlig nok til at forårsage hjernerystelse hos spilleren, der bærer den, hjelmens sikkerhedsfunktioner er kompromitteret, gør udstyr usikkert til videre brug, sagde MSU's Weiyi Lu, en MSU -assistent i civil- og miljøteknik.

Lu har testet et flydende nanofoam -materiale, der kan ændre det, og forskningen blev offentliggjort den 13. oktober i Procedurer fra National Academy of Sciences .

Materialet er fyldt med små nanoporer. "Porediametrene er mellem to og 200 nanometer, og det skaber en stor mængde overfladeareal, "Sagde Lu." Hele området på MSU's spartanske stadion kunne foldes sammen til et gram nanofoam. "

Normalt, materialet er stift, og tilsætning af væske ville fylde hullerne. For at løse dette, Lu og hans team belagde nanoporerne med et hydrofobt eller vandafvisende silikone lag fremstillet af en organisk silylkæde, der forhindrer væske i at blive absorberet af materialet. Som resultat, saltvandsvæsken inde i nanofoam -materialet kommer under tryk under en påvirkning.

"Når trykket når sikkerhedstærsklen, ioner og vand tvinges ind i nanoporerne, hvilket gør materialet deformerbart for effektiv beskyttelse. Ud over, det væskelignende materiale er bøjeligt nok til at danne en hvilken som helst form, "sagde han." Hjelme er stort set en form, men det flydende nanofoam -materiale kan laves, så det passer til en persons specifikke hovedform eller profil. "

I tidlige laboratorieundersøgelser, Lu og hans team sammenlignede en ottende tommer flydende nanofoamforing med det tre-kvart tommer store stykke skum, der traditionelt blev brugt i hjelme. Begge materialer blev ramt med en fem kilogram masse (den omtrentlige vægt af et menneskeligt hoved) med tre meter i sekundet. Selvom begge materialer blev deformeret af påvirkningen, det flydende nanofoam genvundet mellem testens kontinuerlige påvirkninger og det faste skum gjorde det ikke.

"Den flydende nanofoam overgik det faste skum, "Lu sagde." Nanofoam var i stand til at afbøde kontinuerlige flere påvirkninger uden skader; resultaterne var identiske fra test et til test 10. "

En flydende nanofoamforing ville være tyndere og mindre omfangsrig inde i en hjelm. Og da foringen kan modstå flere kraftige slagkræfter, foringen behøver ikke at blive udskiftet efter en kraftig kollision, medmindre hjelmskallen blev beskadiget. "En hjelm, der sikkert kan genbruges, er en kæmpe fordel, "sagde han." Vi ville elske at se en flydende nanofoamforing i MSU fodboldhjelme i fremtiden. "

Lu forestiller sig flere fremtidige anvendelser af det flydende nanofoam -materiale ud over fodbold og militære hjelme. Materialet kan også bruges i passive sikkerhedsanordninger såsom bilairbagge og kofangere. Den flydende nanofoam kan endda bruges til at beskytte mennesker og bygninger mod vibrationer i jordskælv.

Den næste fase af forskningen vil fokusere på mere dynamiske undersøgelser, der vil teste hurtigere og mere intensive virkninger såsom virkningerne af et bombeeksplosion, Sagde Lu. "Vi ønsker, at dette materiale ikke kun hjælper med at forlænge menneskers liv, men til at forbedre deres livskvalitet."