Нова підкладка для шолома у багато разів поліпшила захист від струсів

Учені зі США розробили нову легку піну з вуглецевих нанотрубок. Її можна використовувати як підкладку для шоломів – військових і спортивних. Завдяки поглинанню кінетичної енергії, спричиненої ударом, вона дає змогу запобігати струсу мозку майже в 30 разів ефективніше, ніж сучасні шоломи американських військових. Ще матеріал можна застосовувати у виготовленні упаковок електронних пристроїв – для запобігання ушкодженням і перегріву.

Військові та спортсмени – ті категорії людей, які не з чуток знайомі з тим, що таке черепно-мозкова травма. Вона ж вважається однією з головних причин інвалідності та смертності серед представників цих професій. Більшість травм пов’язані з косими ударами, які впливають на мозок людини комбінацією лінійного і обертального руху і викликають зсув тканин мозку. Тому в підкладках для шоломів необхідно обмежувати і той, і інший вплив.

Фахівці з Вісконсинського університету в Мадісоні (США) розробили новий матеріал для таких підкладок, спираючись на свої попередні дослідження в галузі піноматеріалів із вертикально розташованих вуглецевих нанотрубок (VACNT – vertically aligned carbon nanotube). Вони являють собою впорядковані вуглецеві циліндри з товщиною стінок в один атом.

Сучасні шоломи влаштовані таким чином, щоб зменшити обертальний рух, забезпечуючи ковзання між головою і шоломом під час удару. Але вчені вважають, що цей ковзний рух не розсіює енергію удару і погано справляється з сильними стисненнями після нього. А ось їхній новий пінистий матеріал не спирається на силу ковзання. Він має унікальний механізм деформації: піна добре прогинається за слабких ударів і стає, навпаки, жорсткою, за сильних.

Вчені виявили, що при 20-відсотковому стисненні їхня піна розсіює енергію удару майже в 30 разів ефективніше, ніж інші види матеріалів для шоломів аналогічної щільності на основі поліуретану.

“Ці характеристики роблять піни VACNT дуже придатними як підкладкові матеріали для сучасних шоломів, що захищають від черепно-мозкових травм шляхом не тільки ослаблення звичайного удару, а й управління кінетичною енергією обертання, яка виникає в результаті косих ударів”, – розповіли розробники.

Зазначимо, що раніше вчені продемонстрували вражаючу теплопровідність і здатність до дифузії піни VACNT. Це означає, що підкладка для шолома, виготовлена з такої піни, може залишатися прохолодною на сильній спеці. Ще розробники запевняють, що їхній матеріал можна застосовувати у виготовленні упаковок електронних пристроїв – для запобігання деформації від ударів і перегріву. Дослідження вчених опубліковано в журналі Experimental Mechanics.