Een vloeibare nanofoam-voering die wordt getest, kan het veilige gebruik van voetbalhelmen verlengen, zegt een onderzoeker van de Michigan State University.

Wanneer een helm bestand is tegen een impact die ernstig genoeg is om een ​​hersenschudding te veroorzaken bij de speler die hem draagt, de veiligheidskenmerken van de helm zijn aangetast, apparatuur onveilig maken voor verder gebruik, zei MSU's Weiyi Lu, een MSU-assistent-professor civiele en milieutechniek.

Lu heeft een vloeibaar nanofoam-materiaal getest dat dat zou kunnen veranderen en het onderzoek werd op 13 oktober gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Het materiaal zit vol met kleine nanoporiën. "De poriediameters liggen tussen de twee en 200 nanometer en dat zorgt voor een grote hoeveelheid oppervlakte, " zei Lu. "Het hele gebied van MSU's Spartan Stadium zou kunnen worden opgevouwen tot één gram nanofoam."

Gewoonlijk, het materiaal is stijf en het toevoegen van vloeistof zou de gaten vullen. Om dit op te lossen, Lu en zijn team bedekten de nanoporiën met een hydrofobe of waterafstotende siliconenlaag gemaakt van een organische silylketen die voorkomt dat vloeistof door het materiaal wordt geabsorbeerd. Als resultaat, de zoutwatervloeistof in het nanofoam-materiaal komt tijdens een botsing onder druk te staan.

"Als de druk de veiligheidsdrempel bereikt, ionen en water worden in de nanoporiën geperst waardoor het materiaal vervormbaar wordt voor een effectieve bescherming. In aanvulling, het vloeistofachtige materiaal is buigzaam genoeg om in elke vorm te vormen, " zei hij. "Helmen hebben vrijwel één vorm, maar het vloeibare nanofoam-materiaal kan worden gemaakt om te passen bij de specifieke hoofdvorm of het profiel van een persoon."

In vroege laboratoriumtesten, Lu en zijn team vergeleken een 8-inch vloeibare nanofoam-voering met het driekwart-inch stuk massief schuim dat traditioneel in helmen wordt gebruikt. Beide materialen werden geraakt met een massa van vijf kilogram (ongeveer het gewicht van een menselijk hoofd) met drie meter per seconde. Hoewel beide materialen vervormd waren door de impact, het vloeibare nanoschuim herstelde zich tussen de continue effecten van de test en het vaste schuim niet.

"Het vloeibare nanofoam presteerde beter dan het vaste schuim, " zei Lu. "Het nanofoam was in staat om continue meerdere effecten te verminderen zonder schade; de resultaten waren identiek van test één tot test 10."

Een vloeibare nanofoam-voering zou dunner en minder omvangrijk zijn in een helm. En aangezien de voering meerdere hoge impactkrachten kan weerstaan, de voering zou niet vervangen hoeven te worden na een zware botsing, tenzij de helmschaal beschadigd was." Een helm die veilig kan worden hergebruikt is een enorm voordeel, " zei hij. "We zouden in de toekomst graag een vloeibare nanofoam-voering in MSU-voetbalhelmen zien."

Lu voorziet meerdere toekomstige toepassingen van het vloeibare nanofoam-materiaal buiten voetbal en militaire helmen. Het materiaal kan ook worden gebruikt in passieve veiligheidsvoorzieningen zoals auto-airbags en bumpers. Het vloeibare nanofoam kan zelfs worden gebruikt om mensen en gebouwen te beschermen tegen trillingen van aardbevingen.

De volgende fase van het onderzoek zal zich richten op meer dynamische studies die snellere en intensievere effecten zullen testen, zoals de effecten van een bomexplosie, zei Lu. "We willen dat dit materiaal niet alleen helpt om het leven van mensen te verlengen, maar ook om hun kwaliteit van leven te verbeteren."