Super-kaski z płynem zwiększą bezpieczeństwo. Zaskakujący pomysł

Nowa technologia amortyzacji cieczą zapowiada rewolucję w sporcie, w szpitalach i na drogach. Zmniejszyć ma się liczba urazów.

Publikacja: 01.08.2023 14:24

Naukowcy chcą zwiększyć m.in. bezpieczeństwo uczestników ruchu. Pomogą nowe super-kaski

Naukowcy chcą zwiększyć m.in. bezpieczeństwo uczestników ruchu. Pomogą nowe super-kaski

Foto: Policja

Urazy głowy to ogromny problem. W Stanach Zjednoczonych tylko zajęcia sportowe prowadzą do milionów wstrząsów mózgu rocznie. Wraz z odkryciem, że piłkarze czy uprawiający skoki do wody nieświadomie nabywali nawet trwałe uszkodzenia mózgu w wyniku powtarzających się uderzeń głową, rozpoczęto poszukiwania lepszych rozwiązań ochronnych. Wśród opracowanych innowacji jest nanopianka, materiał znajdujący się choćby w kaskach grających w amerykański futbol. Rozwiązanie to nie jest jednak w pełni skuteczne.

Zjonizowana ciecz

Jednak dzięki profesorowi inżynierii mechanicznej i lotniczej Baoxingowi Xu z University of Virginia i jego zespołowi badawczemu, zostało ono właśnie zasadniczo usprawnione. Naukowcy zintegrowali nanopiankę z „niezwilżającą zjonizowaną cieczą”, formą wody, o której Xu i jego zespół badawczy mówi, że doskonale komponuje się z nanopianką, tworząc płynną poduszkę.

Ten wszechstronny i "responsywny" materiał zapewni lepszą ochronę sportowcom i może być stosowany w ochronie pasażerów samochodów oraz pomaganiu pacjentom szpitalnym, którzy mogliby nosić odpowiednie urządzenia medyczne. Badania zespołu zostały niedawno opublikowane w czasopiśmie "Advanced Materials".

Aby zapewnić optymalne bezpieczeństwo, pianka ochronna umieszczona między wewnętrzną i zewnętrzną warstwą kasku powinna być w stanie wytrzymać wiele uderzeń. Materiał musi być wystarczająco miękki, ale i sprężysty, aby odbić się i być gotowym na następne uderzenie. Pogodzenie tych właściwości jest trudnym zadaniem.

- Odkryliśmy, że stworzenie płynnej poduszki nanopiankowej ze zjonizowaną wodą zamiast zwykłej wody spowodowało znaczącą różnicę w sposobie działania materiału - powiedział Xu w rozmowie ze scitechdialy.com.

Czytaj więcej

Sposób na „tanie BMW z Polski”. W rosyjską pułapkę wpadli pracownicy ambasad

Płynna poduszka z nanopianki pozwala wnętrzu kasku ściskać i rozpraszać siłę uderzenia, minimalizując siłę przenoszoną na głowę i zmniejszając ryzyko obrażeń. Materiał odzyskuje również swój pierwotny kształt po uderzeniu, pozwalając na wielokrotne uderzenia i zapewniając ciągłą skuteczność kasku np. w ochronie głowy sportowca podczas gry. Dodatkową zaletą jest to, że taki elastyczny materiał jest znacznie wygodniejszy w noszeniu.

Jest jeszcze coś. Zmniejszona waga i rozmiar płynnych wkładek z nanopianki zrewolucjonizuje projektowanie twardej skorupy przyszłych kasków. - Możesz pewnego dnia oglądać mecz piłki nożnej i zastanawiać się, w jaki sposób mniejsze kaski chronią głowy graczy. Może to być spowodowane naszym nowym materiałem - wyjaśnia profesor Weiyi Lu z wydziału inżynierii lądowej na Michigan State University.

Mniej groźne wypadki

Wadą tradycyjnej nanopianki jest to, że po poddaniu wielu małym uderzeniom, które nie odkształcają materiału, pianka staje się całkowicie twarda. Ta sztywność może potencjalnie prowadzić do urazów i uszkodzeń tkanek miękkich, takich jak urazowe uszkodzenie mózgu - zwraca uwagę scitechdialy.com.

Nową nanopiankę można wykorzystać także w innych miejscach, w których dochodzi do kolizji, takich jak samochody, których systemy bezpieczeństwa i ochrony materiałów są ponownie elementem refleksji w związku z pojawieniem się napędu elektrycznego i zautomatyzowanych pojazdów. Materiał może być stosowany do tworzenia poduszek ochronnych, które pochłaniają uderzenia podczas wypadków lub pomagają zmniejszyć wibracje i hałas.

Innym celem, który może nie być tak oczywisty, jest rola, jaką płynna nanopianka może odgrywać w warunkach szpitalnych. Urządzenia monitorujące, np. przypominjące zegarek mogą mieć miękki i elastyczny materiał podobny do pianki na spodzie i pomóc poprawić dokładność czujników, zapewniając prawidłowy kontakt ze skórą. Pianka jest wygodna i może zapewnić dodatkową ochronę, działając jako amortyzator.

Również naukowcy z Uniwersytetu Stanforda dostrzegli możliwość wykorzystania podobnego rozwiązania do ochrony. Pochwalili się, że we współpracy z firmą Savior Brain, stworzyli hełm wyposażony w amortyzatory cieczy. Jak wykazały badania, ta innowacyjna konstrukcja może zmniejszyć wpływ uderzeń kierowanych na głowę o jedną trzecią w porównaniu ze standardowymi kaskami. - Wynik jest jeszcze lepszy w przypadku uderzeń w boczno-górną część kasku, które zwykle powodują największe szkody – zauważa Nicholas Cecchi, doktorant na Uniwersytecie Stanforda i główny autor badania w Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.

Wcześniej badania koncentrowały się na zmianach w konstrukcji pianki. Np. w ubiegłym roku naukowcy z University of Wisconsin-Madison wykorzystali nanorurki węglowe, a więc zwinięte w rurkę arkusze grafenu o grubości jednego atomu. Taka lekka pianka, zawierająca liczne puste struktury cylindryczne, okazała się znacznie odporniejsza na uderzenia.

Naukowcy chcą zwiększyć bezpieczeństwo uczestników ruchu. Mogą to być m.in. nowe super-kaski

Naukowcy chcą zwiększyć bezpieczeństwo uczestników ruchu. Mogą to być m.in. nowe super-kaski

shutterstock

Urazy głowy to ogromny problem. W Stanach Zjednoczonych tylko zajęcia sportowe prowadzą do milionów wstrząsów mózgu rocznie. Wraz z odkryciem, że piłkarze czy uprawiający skoki do wody nieświadomie nabywali nawet trwałe uszkodzenia mózgu w wyniku powtarzających się uderzeń głową, rozpoczęto poszukiwania lepszych rozwiązań ochronnych. Wśród opracowanych innowacji jest nanopianka, materiał znajdujący się choćby w kaskach grających w amerykański futbol. Rozwiązanie to nie jest jednak w pełni skuteczne.

Pozostało 89% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Technologie
Wystarczy zdjęcie twarzy. Sztuczna inteligencja posiadła groźną umiejętność
Materiał Promocyjny
Wykup samochodu z leasingu – co warto wiedzieć?
Technologie
Pierwsze zestrzelenie rakiety w kosmosie. Świat szykuje się na „gwiezdne wojny”
Materiał Promocyjny
Znamy laureatów 4. edycji konkursu Huawei Startup Challenge
Technologie
Nanoboty i „żywe plomby”. Naukowcy opracowali przełomowe metody leczenia zębów
Technologie
Ozempic to również lek na niepłodność? Zaskakujące doniesienia o ciążach