В США ученые создали легкую пену из углеродных нанотрубок. Ее применяют как подкладку для шлемов, как военных, так и спортивных. Поглощая энергию ударов, она снижает риск сотрясения мозга почти в 30 раз эффективнее современных шлемов американских военнослужащих. Материалом можно изготавливать упаковки для электронных устройств, защищающие их от повреждений и перегрева.
Военные и спортсмены хорошо знакомы с черепно-мозговыми травмами, которые являются одной из главных причин инвалидности и смертности в их профессиях. Большинство травм связаны с косыми ударами, которые оказывают на мозг комбинацию линейного и вращательного движения, вызывая сдвиг тканей. Поэтому подкладки шлемов должны ограничивать оба типа воздействия.
Учёные из Университета штата Висконсин в Мадисоне создали новое вещество для подкладок, основываясь на своих ранних исследованиях. исследованияВертикально расположенные углеродные нанотрубки (VACNT) — это область пеноматериалов, состоящая из упорядоченных углеродных цилиндров с одной атомной толщиной стенок.
Современные шлемы проектируются для уменьшения вращательного движения во время удара за счёт скольжения головы по поверхности шлема. Однако учёные полагают, что такое скользящее движение не эффективно рассеивает энергию удара и плохо справляется с сильными сжатиями после него. Новый пенистый материал, разработанный ими, не основывается на принципе скольжения. У этого материала уникальный механизм деформации: пена хорошо прогибается при слабых ударах и становится жёсткой при сильных.
Исследователи выяснили, что пена при сжатии на 20 процентов поглощает энергию удара практически в тридцать раз лучше, чем подобные материалы из полиуретана, используемые в шлемах.
Эти характеристики делают пены VACNT очень подходящими для использования в качестве подкладочных материалов в современных шлемах, защищающих от черепно-мозговых травм за счет ослабления обычного удара и управления кинетической энергией вращения, возникающей при косых ударах.
Отметим, что ранее ученые продемонстрировалиVACNT обладает впечатляющей теплопроводностью и способностью к диффузии пены. Это значит, что подкладка для шлема из такой пены может оставаться прохладной в сильную жару. Разработчики утверждают также о возможности применения материала для изготовления упаковок электронных устройств — для предотвращения деформации от ударов и перегрева. опубликовано в журнале Experimental Mechanics.