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科技報導

研究人員創造了可以承受對橄欖球頭盔反复衝擊的液態納米泡沫



據國外媒體報導,密歇根州立大學(MSU)的工程師已經生產出一種新型的液體泡沫襯裡,他們聲稱這種襯裡可以幫助橄欖球頭盔承受反复衝擊,從而提高使用壽命和用戶安全。這種材料還將比目前使用的泡沫墊薄,輕,並且還可以在其他領域(例如汽車製造)中用作安全裝置。

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橄欖球頭盔的泡沫襯裡位於硬質聚碳酸酯外殼中,在吸收衝擊能量以保護佩戴者的頭部方面起著重要作用。 但是,嚴重的物理衝突可能會危害這一重要的安全要素,這意味著需要對其進行更換,或者如果在高溫下沒有發現損壞,則可能會造成嚴重的安全威脅。

MSU密歇根州立大學的研究團隊一直在探索目前正在使用的固體泡沫的替代品,並認為他們已經找到了成功的配方。 該團隊開發的液體納米顆粒由納米級的孔組成,這些孔在少量材料上形成了巨大的表面層。

首席研究員韋維義說:“MSU Spartan Stadium的整個區域都可以折疊成一克納米片。

為了防止水分進入並填充毛孔,研究人員在泡沫上塗了防水的有機矽樹脂,同時還密封了裡面的鹽水。 當泡沫受到衝擊時,這種內部溶液處於壓力下並流入可用空間,從而使材料變得柔軟並可以吸收衝擊。

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陸解釋說:“當壓力達到安全閾值時,離子和水將被迫進入納米孔,這會使材料變形,從而起到有效的保護作用。” “此外,這種液體材料具有柔韌性,可以形成任何形狀。儘管頭盔只有一種形狀,但是這種液體納米材料可以製造出適合個人頭部形狀或側面的頭盔。”

在測試中,研究人員將8英寸液體泡沫墊與傳統3/4英寸固體泡沫墊的性能進行了比較。 兩種材料都以3 m / s的速度模擬他人的頭部撞擊,結果兩種材料都變形了。 但是與傳統泡沫不同,液體納米片會變形,然後恢復其原始形狀以承受更多的衝擊。

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盧指出,“液態納米泡沫的性能要優於固態泡沫。” “納米泡沫可以減輕連續的多次沖擊而不會造成損壞;測試1至測試10的結果是一致的。”

除橄欖球頭盔外,該團隊還發現,這種新型泡沫材料還可用於軍事裝備,地震結構和汽車行業的高級安全氣囊和保險槓。 該小組目前正計劃進行進一步的研究,以測試其性能是否受到更強烈的衝擊,例如炸彈爆炸。

相關的研究報告已發表在《美國國家科學院院刊》上。