他们发现足球运动员在不知情的情况下获得了永久性的大脑损伤——他们的专业教练创造了一种更好的头部保护其中一项发明是泡沫材料,这种材料位于足球头盔的侧面
感谢弗吉尼亚大学的机械和航空航天工程副教授BaoxingXu及其研究团队,纳米泡沫刚刚获得了升级,保护性运动设备也可以这一新发明的设计将纳米泡沫与“非润湿电离液体”集成在一起,这是因为宣的研究团队现在知道,纳米泡沫可以有效地与制造设备的衬套混合这种通用和响应材料将为运动员提供更好的保护,并为使用可穿戴医疗设备保护伤员和辅助医疗设备提供便利
该团队的研究最近发表在AdvancedMaterials上
为了达到最大的安全性,保护性泡沫和内部和外部层之间的间隙,一场接一场的比赛,不应该只击出一支安打,而应该击出多支安打这种材料需要足够坚固,可以为头带提供一个合适的位置,但要有弹性,不能回弹,也不能承受下一次冲击这些材料需要保持稳定,但另一方面,因为“硬”也会造成伤害所有这些东西的材料都是按顺序排列的
该团队推进了发表在《美国国家科学院学报》上的工作综述,开始对纳米泡沫中的液体进行研究,以创造出满足高接触运动复杂安全需求的材料
“我们发现,在去离子水中而不是在普通水中制作液态纳米泡沫垫,会对材料的性能产生显著影响,”徐说“在重大突破中使用去离子水是因为我们没有覆盖和不常见的流动协调网络,这使得创造更复杂的材料成为可能。”
液体纳米泡沫垫降低了头部内部的压力,并增加了冲击力,使传递到头部的能量最小化,降低了受伤的风险它还恢复了原始形状的边界,允许多个边界,并确保边界在保护运动员身体的过程中持续有效
“一个负负载,”Xu继续说道,“是因为增强的材料更灵活,更舒适。由于在材料中建立了离子簇和网络,材料的动态响应于外部震动。”
“液垫可以设计成更轻、更小、更安全的保护装置,”密歇根州立大学土木工程实验室的社会科学教授WeiiiLu说“此外,减少了设备的重量和尺寸,一个泡沫发生器将彻底改变未来头盔的设计。你可以有一天观看足球比赛,并想知道小头盔是如何保护球员的头部的。这可能是因为使用了新材料。”
在条件下的纳米泡沫中,保护机制是指材料的特性,这些特性会在瞬间发生挤压或形成机制,如“塌陷”和“致密化”。塌陷是它的边界,而致密化则是由于冲击而引起的过度变形在压实和敏化之后,由于材料的持久变形,传统的纳米泡沫不会很好地恢复——这使得保护一次性完成与液体纳米泡沫相比,这些性能非常慢(数百万秒),无法满足“高减力要求”,这意味着在与碰撞和冲击相关的短时间窗口内,无法有效吸收和消除高作用力冲击
传统纳米泡沫的另一个缺点是,当受到多个不会使材料变形的小冲击时,泡沫会完全“坚硬”,表现为无法提供保护的脆弱体这种炎症可能会加重对软组织的伤害和损伤,如创伤性脑损伤(TBI)
通过操纵材料的力学性能——将纳米多孔材料与“非润湿液体”或去离子水整合在一起——我们开发了一种能够在微秒内响应冲击的材料的方法,因为这种结合在纳米受限环境中的超高速传输中很低此外,uponunloading,ie在受到影响后,由于大自然的湿润,该液体和泡沫可以恢复到原来的形状,因为该液体是从矿石中射出的,因此可以承受多次冲击这种动态成形和成形能力也解决了材料因微观冲击而变硬的问题
使这种新型纳米泡沫安全的改进性能也为其他发生碰撞的地方提供了潜在的可能性,比如汽车,这些地方的安全和材料保护系统被重新考虑,以包括发动机、电力推进和汽车它可以用来在体内形成保护性的屏障,吸收对药物的影响,或有助于减少设备和噪音
另一个可能无法确定的目的是将液态纳米泡沫放置在原位这种泡沫可用于可佩戴的医疗设备,如手表,它可以监测你的心率和其他生命体征通过结合英国技术和泡沫技术,这款手表可以在底部监测柔软的泡沫状材料,并有助于提高传感器的准确性,确保与皮肤的适当接触它可以适应你手腕的形状,让你一整天都很舒服此外,泡沫能为游艇提供额外的保护作为减震器如果你不小心把你的手腕碰到坚硬的表面,泡沫会缓冲这种影响,从而对传感器或皮肤造成任何伤害
来源:
Materials provided by
University of Virginia School of Engineering and Applied Science. Original written by Wende Whitman.
注明: Content may be edited for style and length.
参考:
2024-01-20
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