Случвало ли ви се е да смесите царевично нишесте и вода заедно, за да направите „яйце?“ Когато стиснете здраво сместа в юмрука, тя прави твърда топка. Но когато отпуснете хватката си, тя капе като течност. Това е често срещан пример за „сгъстяваща течност“, материал, чийто вискозитет се увеличава при стрес.
Някои учени смятат, че течността за сгъстяване на срязване може да е следващото голямо нещо, когато става въпрос за профилактика и рехабилитация на наранявания. Материалите, базирани на тези течности, могат да помогнат за предотвратяване на сътресения, наранявания на врата и усукани глезени; да служи като защитна броня в военни условия; и да се създадат нови устройства за рехабилитация.
В лабораторията за проучване на армията на САЩ (ARL) в Абърдийн, Мериленд, Ерик Ветцел изучава течностите за сгъстяване на срязване през последните 15 години и притежава патенти на няколко техники и продукти. Първоначално той импрегнира Кевлар със сгъстяващи флуиди за сгъстяване, за да направи по-тънка, по-гъвкава броня. Сега той измисли как да обгърне течностите в гъвкава каишка. Издърпайте леко каишката и тя се разширява като ластик. Издърпайте го бързо и той се втвърдява и заключва. Тази технология, която Wetzel нарича „RAT каишки“ (за „активирани от скоростта връзки“), би могла да бъде полезна в редица области - от военната до професионалната атлетика до дома.
„Това, което тези каишки ви дават възможност, е да позволявате движението на човека с редовни скорости, но когато се случи нещо наистина насилствено, те започват да оказват съпротива“, казва Уетцел.
През последните няколко години Wetzel работи с NFL за разработването на система от RAT каишки, за да поддържат каските на място и да предотвратяват наранявания на главата. Той и неговият екип са изградили платформа в лабораторията, която да прилича на условията на NFL игрално поле, и са подлагали манекен на тест за катастрофа, носещ шлем, на многократни симулации за справяне. При носенето на шлем, прикрепен към тялото му с връзки, вървящи надолу по шията до горната част на гърба, върховото ускорение, изпитвано от главата на манекена, е намалено с 50 процента. Това може да е разликата между незначителен удар и сериозно сътресение.
Wetzel очаква готовите прототипи на завързаните каски да бъдат готови през следващите два месеца, след което той и неговият екип ще започнат тестове на потребителите, като първоначално просто хората ще носят шлемовете, за да докладват как се чувстват, а по-късно преминават към действително справяне. Ако тестовете са успешни, най-ранните потребители вероятно ще са спортисти от средното училище, а не професионалисти.
„Играчите на NFL няма да носят нищо, което препятства скоростта или пъргавината дори“, казва Уетцел. "Те няма да бъдат рано осиновители."
Чораповидна гривна на глезена с помощта на течност за сгъстяване на срязване (GoXStudio) Облеклата и брекетите за сгъстяване на сгъстяване могат да защитят и други части на тялото, като глезена или коляното. Това е особено важно за войниците.
„Ако погледнете основните причини за загубеното време на войниците, обикновено не е, че са били застреляни; най-често нещо е всъщност някой да е усукал коляно, да е изхвърлил гърба си, да е наранил врата си ”, казва Уетцел. „Това не е изненадващо, защото носят 100 лири на гърба си, тичат по неравен терен, понякога през нощта.“
Преди около пет години Wetzel се срещна с изследователи от Агенцията за напреднали научни проекти в областта на отбраната (DARPA), които се интересуваха от технологии за намаляване на този вид мускулно-скелетни наранявания. Парашутистите са изложени на особено висок риск от нараняване на глезена, тъй като те се удрят в земята с висока скорост. Екипът на DARPA работеше върху твърда скоба за глезена, за да поеме удара. Това работеше, но парашутистите не можеха да бягат в него.
Така Wetzel разработи прототип на гривна, използвайки сгъстяваща течност, затворена в плат. Това беше оригиналната RAT каишка технология. Сега един от изследователите на DARPA, с който Wetzel се срещна, подполковник Джо Хит, напусна армията и създаде компания, която прави брекети въз основа на работата на Wetzel.
Една от основните причини за навяхвания в глезена е забавеното време на реакция, което идва с умора или изненада.
"Вашият глезен започва да се върти и вие не го осъзнавате достатъчно скоро", казва Уетцел. "Една глезена гривна наистина просто трябва да забави това въртене, за да даде време на мозъка ви да навакса."
Облегалката за глезена на базата на сгъстяваща течност може да се движи с тялото като неопренов чорап. Но когато глезенът започне да се върти бурно, течността се втвърдява.
В Тенеси собственикът на бизнеса и армейският ветеран Ръс Хъбард превръща RAT каишките на Wetzel в устройства за физическа рехабилитация. Дългите гумени ленти обикновено се използват за разтягане и устойчивост при физическа терапия. Hubbard прави ленти, пълни с течност за сгъстяване на срязване. Колкото по-трудно ги дърпате, толкова по-стегнати стават. А когато го пуснеш, няма възстановяване. Това означава, че е безопасно пациентите да дърпат лентите възможно най-силно, без да се страхуват да бъдат ударени в лицето, ако изпуснат единия край.
Изработване на връзки за рехабилитационните ленти (Jhi Scott, ARL Photographer) „С тази технология винаги имате възможност да натискате какъв е вашият максимален потенциал в този момент“, казва Хъбард. "Вие не ограничавате това, което пациентът е способен да направи, и се надяваме, че това се превръща в по-бързо време за възстановяване."
Хъбард работи с изследователи от университета в Монтана по проучване на групите. Ако успее, той се надява да ги пусне на пазара през следващата година.
Ветцел си представя как неговата технология за връзване се използва по пътя като нещо по средата между дрехите и екзоскелета. Облеклата, изработени от напълнени с течност връзки, биха могли да поддържат различни части на тялото, оставайки меки, когато носителят е неподвижен или се движи бавно, и да станат твърди и подкрепящи при внезапно движение, като например срутването на трико коляно.
Интересът към флуидите за сгъстяване на срязване е "определено нещо, което се отглежда много в изследователската общност през последните пет години", казва Ерик Браун, професор по машинно инженерство и материалознание в Йейл.
Учените изследват течностите за сгъстяване на срязване повече от 80 години, казва Браун, но те наистина наистина започват да разбират как и защо работят така, както правят.
„Ние просто смесваме вода и царевично нишесте - те сами изглеждат като прости неща“, казва Браун. "Идеята, че не разбираме много от това как работи, понякога е изненадваща за хората."
Изследванията за защита от удари с помощта на течности за сгъстяване от срязване са "наистина обещаващи", казва Браун. Той смята, че вероятно през следващите години на пазара ще видим на пазара редица продукти, като сгъстяващи с флуиди ускорени велосипедни каски. D30, течност за сгъстяване на срязване, изработена от полимери, суспендирани в течна смазка, вече се използва в артикули от сноуборд съоръжения до калъфи за мобилен телефон.
За онези от нас, които искат да изследват магията на течността за сгъстяване на срязване у дома, бъдете предупредени: ако мислите да запълнете детски басейн с oobleck, за да „ходите по вода“ като YouTubers, това е по-трудно, отколкото изглежда. Браун знае - направи го няколко пъти, само за забавление.
„Най-трудната част е, че трябва да смесите нещата“, казва той. „Трябваше да наемем циментова смес от Home Depot.“
