液体纳米泡沫 改变未来橄榄球头盔的游戏规则

密歇根州立大学的研究人员说，正在接受测试的液态纳米泡沫衬垫可能会延长橄榄球头盔的安全使用时间。密歇根州立大学土木与环境工程学助理教授韦伟义表示，当头盔承受的冲击足以严重伤害佩戴者的脑震荡时，头盔的安全性能将受到损害，从而导致设备无法安全使用。

Lu一直在测试一种可以改变这种状况的液态纳米泡沫材料，这项研究于10月13日在《美国国家科学院院刊》上发表。

该材料充满微小的纳米孔。卢说：“孔径在2到200纳米之间，这会产生大量的表面积。” “ MSU的Spartan体育场的整个区域可以折叠成一克的纳米泡沫。”

通常，材料是刚性的，添加液体会填充孔。为了解决这个问题，Lu和他的团队用由有机硅烷基链制成的疏水或憎水有机硅层涂覆了纳米孔，以防止液体被材料吸收。结果，纳米泡沫材料内部的盐水液体在冲击期间变得加压。

他说：“当压力达到安全阈值时，离子和水被迫进入纳米孔，从而使材料变形以得到有效的保护。此外，液体状材料也足够柔韧，可以形成任何形状。” “头盔几乎是一种形状，但是液态纳米泡沫材料可以制造成适合人的特定头部形状或轮廓。”

在早期的实验室测试中，Lu和他的团队将第八英寸的液态纳米泡沫衬里与传统上用于头盔的四分之三英寸的固体泡沫进行了比较。两种材料都以每秒三米的五公斤质量(相当于人头的重量)撞击。即使两种材料都因冲击而变形，液体纳米泡沫在测试的连续冲击之间仍能恢复，而固体泡沫却没有。

卢说：“液态纳米泡沫的性能优于固态泡沫。” “纳米泡沫能够减轻连续多次冲击而不会造成损坏;测试一至测试十的结果相同。”

液体纳米泡沫衬垫在头盔内将更薄且体积较小。而且由于衬套可以承受多种高冲击力，因此在高冲击力发生碰撞后就无需更换衬套，除非头盔外壳被损坏。“可以安全地重复使用的头盔是一个巨大的优势，”他说。“我们希望将来能在MSU橄榄球头盔中看到液态纳米泡沫衬里。”

Lu展望了液态纳米泡沫材料在橄榄球和头盔之外的多种未来应用。该材料还可用于被动安全装置，例如汽车安全气囊和保险杠。液态纳米泡沫甚至可以用于保护人和建筑物免受地震振动的影响。

卢说，下一阶段的研究将集中在更动态的研究上，这些研究将测试更快更强烈的影响，例如炸弹爆炸的影响。“我们希望这种材料不仅有助于延长人们的生活，而且可以改善他们的生活质量。”

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