Das Seashell-inspirierten Material erstellen eine neue Welle der Fangvorrichtung

Das Risiko von Verletzungen im Profisport wurde ein zentrales Merkmal in aktuellen Debatten darüber, wie gut geschützt sind unsere Stars. Erst vor kurzem starb argentinischer Fußballspieler Emanuel Ortega eine tödliche Kopfverletzung nach der Kollision mit einer Betonwand während eines Spiels.

Eine Lösung ist die Verwendung von Schutzkleidung zu erhöhen und bestehende Konstruktionen zu verbessern. Die australische Cricket Board Untersuchung über den Tod des Cricket-Spieler Phillip Hughes, führen zwei Tage, nachdem er am Hals getroffen wurde, wo seinen Helm keinen Schutz bot, neu gestalteten Schutzhelme obligatorisch gemacht.

An der Sheffield Hallam University haben wir entwickelt, verbesserte Materialien für Aufprallschutz im Sport. Die Materialien haben die faszinierende und ungewöhnliche "auxetischen" Eigenschaft, die in Helme, Pads, wachen, Handschuhe, Matten und Barrieren verwendet werden kann.

Was sind auxetischen Materialien?

Einfach ausgedrückt, anstatt immer dünner, wenn gestreckt (wie wir in der Regel Materialien Verhalten erwarten), tatsächlich bekommt eine auxetischen Material dicker. Wenn komprimiert, wird das Material dünner.

Auf den ersten Blick diese faszinierende Eigenschaft auf auxetischen Materialien sehr ungewöhnlich erscheinen, aber ist eigentlich ein wesentliches Merkmal einer wachsenden Zahl von natürlichen Materialien werden entdeckt. Beispiele hierfür sind bestimmte Formen der Haut

und andere weiche Biomaterialien und anorganische Silikate wie Quarz und Cristobalit. Künstliche Auxetics enthalten jetzt Waben und Schäume, Fasern und Stoffen Kohlenstoff Faserverbundwerkstoffe, mikroporöse Polymere, Metalle und Keramik.

Die Inspiration für die aktuelle Arbeit auf auxetischen Materialien für verbesserte Wirkung Schutzausrüstung im Sport kommt aus dem ultimativen natürliche Rüstung Schutzsystem: die bescheidenen Muschel.

Die innere Schicht des Schutzsystems Zweiklassen Rüstung gefunden in Muscheln – Nacre, auch bekannt als Perlmutt – bietet hohe Steifigkeit, Festigkeit und Zähigkeit, Eigenschaften, einen Räuber Biss oder Rock Einfluss auf die Mantelfläche zu widerstehen. Diese außergewöhnliche Kombination von Eigenschaften ermöglicht die Muschel, katastrophalen Fehler zu vermeiden und bewahrt die Integrität der Schale, die harte und spröde Außenschicht geknackt wird. Perlmutt ist auch bekannt, auxetischen werden.

Verringerung der Spitze Beschleunigung

Also warum entwickelt Natur Rüstung Schutz-Systeme, die auf diese Weise zu betreiben? Wir denken, dass eine Reihe von Faktoren möglicherweise im Spiel, alle verbunden, die grundlegende Prämisse, dass die auxetischen Eigenschaft einen Weg zur Erreichung extreme oder optimale Werte von anderen nützlichen Eigenschaften, die nicht leicht von "konventionellen" Materialien erreicht werden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Materialien die eine ""-Sattelform, wenn aus dem Flugzeug gebogen annehmen, nimmt eine auxetischen Material natürlich eine konvexe "Kuppel" Typ Krümmung ähnlich wie die Gesamtform der Muschel. Diese charakteristischen Dom-artige doppelte Krümmung für auxetischen Materialien eignet sich für Sport Schutzausrüstung wie Helme und Schulter oder Ellbogenschützer, dabei schließen des Geräts an den Körper für maximalen Komfort und Leistung passen.

In Bezug auf Reaktion beeinflussen führt die Tendenz eines auxetischen Materials Abeit unter Kompression Vertrag zu einem dichten lokalisierten Bereich, bietet erhöhte Schlagfestigkeit wo und wann ist es erforderlich (siehe unten).

Auxetics haben auch gefunden, um erhöhtes Fraktur Zähigkeit und Energie-Absorption zur Verfügung zu stellen. Im Falle von Nacre erhöhen diese Eigenschaften die Energie, die durch eine Änderung im Volumen des Materials durch eine erstaunliche 1100 % abgeführt werden kann.

Eine weitere wichtige Funktion des Sport Schutzausrüstung soll Spitze Beschleunigung unter Auswirkungen zu reduzieren. In arbeiten Sie soeben erschienenen, wir berichteten auxetischen Schäume abgedeckt durch eine starre äußere Schale (imitiert die Zweischicht-Muschel-Struktur) durchschnittlich sechsmal die Reduktion in Spitze Beschleunigung unter Einfluss typisch für viele sportliche Anwendungen anzuzeigen. Wir erwarten, dass weitere Gipfel Beschleunigung Reduzierung durch eine weitere Optimierung des Produktionsprozesses Schaum möglich ist.

So Auxetics haben hervorragende Beschleunigung Verwaltungseigenschaften und haben erhebliches Potenzial als das Energie absorbierende Material in Leitplanken und Matten zu handeln. In starren kuppelförmigen Helme und Schutz-Pads bieten Auxetics leicht, steif und stark Materiallösungen. In flexible Protektoren, die Fähigkeit, den konvexen Oberflächen entsprechen wie in vielen Orten auf den menschlichen Körper zu finden sind Mittel, die Auxetics bereitstellen und pflegen sollten besser passen und werden weniger restriktiv, um Spieler-Bewegungen, während dynamische sportliche Aktivität.

Andy Alderson ist Principal Research Fellow an der Sheffield Hallam University. Dieser Artikel erschien ursprünglich auf das Gespräch. Lesen Sie den original Artikel. Bild von David Eickhoff unter Creative Commons Lizenz.

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