作者:唐一尘 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2019/11/27 17:42:36
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新型头盔 更好防护

 

图片来源:细胞出版集团

美国研究人员开发出了一种弹性微点阵护垫,这种护垫可以承受单次撞击和一系列撞击,比现有的用于足球头盔的最先进的泡沫材料更好。相关论文11月27日刊登于《物质》。研究人员表示,这种材料可能会为制造防撞效果更好的头盔铺平道路,从而更有效地保护足球运动员和其他运动员免受反复头部撞击造成的脑损伤。
 
在战斗和美式足球中使用的头盔都需要能吸收冲击的材料保护自己不受持续的冲击,但是科学家还很难设计出在不影响体积、质量或成本的情况下长期保持有效的材料。尽管头盔泡沫在过去的几十年里不断发展,但进步相对有限。
 
“我们的技术能彻底改变足球、击球、自行车和摩托车头盔,使它们更好地保护佩戴者。”该研究负责人、加州大学圣芭芭拉分校材料学家Eric Clough说。
 
这种以光敏聚合物为基础的微点阵材料与埃菲尔铁塔的铸铁设计相似:它很坚固,但允许空气通过,这一特性使运动员的头部比现有的头盔更凉爽。这种结构也使材料可调,因此工程师可以很容易地调整它,通过调整其组件,以吸收不同级别和类型的冲击。
 
为了测试新材料效果与传统泡沫的区别,研究人员首先用双砧装置模拟了撞击影响,他们还将这种材料应用到头盔衬垫中,并根据美国陆军先进战斗头盔测试规范对其进行测试,观察其承受多次连续打击的能力。
 
结果显示,与目前最有效的发泡聚苯乙烯泡沫塑料相比,该团队性能最好的微点阵材料从一次冲击中吸收的能量最多可达27%,在多次冲击中吸收的能量最多可达48%,并且在下一次撞击中能保持完整,而不是出现不可逆转的弯曲。
 
研究人员下一步计划研究这种材料在军事头部保护中的应用。然而,Clough警告说,这种材料并不是能够保护使用者免受所有头部伤害的“魔弹”。“人们绝不能想当然地认为在新头盔的帮助下能完全不受伤害,也不应试图测试产品的极限,以免不必要地危及自己。“即使是一个很好的头盔也不能总是保护你不受任何伤害。”他说。
 
相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.10.004
 

 

 
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