Una fodera in nanoschiuma liquida in fase di test potrebbe prolungare l'uso sicuro dei caschi da football, dice un ricercatore della Michigan State University.

Quando un casco resiste a un impatto abbastanza forte da causare una commozione cerebrale al giocatore che lo indossa, le caratteristiche di sicurezza del casco sono compromesse, rendere l'attrezzatura non sicura per un ulteriore utilizzo, ha detto Weiyi Lu di MSU, un assistente professore MSU di ingegneria civile e ambientale.

Lu ha testato un materiale nanoschiuma liquido che potrebbe cambiarlo e la ricerca è stata pubblicata il 13 ottobre nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Il materiale è pieno di minuscoli nanopori. "I diametri dei pori sono compresi tra due e 200 nanometri e questo crea una grande quantità di superficie, "Lui ha detto. "L'intera area dello Spartan Stadium di MSU potrebbe essere piegata in un grammo di nanoschiuma".

ordinariamente, il materiale è rigido e l'aggiunta di liquido riempirebbe i buchi. Per risolvere questo problema, Lu e il suo team hanno rivestito i nanopori con uno strato di silicone idrofobo o idrorepellente costituito da una catena sililica organica che impedisce al liquido di essere assorbito dal materiale. Di conseguenza, il liquido di acqua salata all'interno del materiale nanoschiuma diventa pressurizzato durante un impatto.

"Quando la pressione raggiunge la soglia di sicurezza, ioni e acqua sono forzati nei nanopori rendendo il materiale deformabile per una protezione efficace. Inoltre, il materiale liquido è abbastanza flessibile da assumere qualsiasi forma, " ha detto. "I caschi sono praticamente di una forma, ma il materiale nanoschiuma liquido può essere realizzato per adattarsi alla forma o al profilo della testa di una persona".

Nei primi test di laboratorio, Lu e il suo team hanno confrontato un rivestimento in nanoschiuma liquida da otto pollici con un pezzo di schiuma solida da tre quarti di pollice tradizionalmente utilizzato nei caschi. Entrambi i materiali sono stati colpiti con una massa di cinque chilogrammi (il peso approssimativo di una testa umana) a tre metri al secondo. Anche se entrambi i materiali sono stati deformati dall'impatto, la nanoschiuma liquida recuperata tra gli impatti continui del test e la schiuma solida no.

"La nanoschiuma liquida ha superato la schiuma solida, " Lu ha detto. "La nanoschiuma è stata in grado di mitigare continui impatti multipli senza danni; i risultati erano identici dal test uno al test 10."

Una fodera in nanoschiuma liquida sarebbe più sottile e meno ingombrante all'interno di un casco. E poiché il rivestimento può resistere a più forze ad alto impatto, la fodera non dovrebbe essere sostituita dopo una collisione ad alto impatto a meno che il guscio del casco non sia stato danneggiato."Un casco che può essere riutilizzato in sicurezza è un enorme vantaggio, ", ha detto. "Ci piacerebbe vedere un rivestimento in nanoschiuma liquida nei caschi da football MSU in futuro".

Lu prevede molteplici applicazioni future del materiale in nanoschiuma liquida oltre agli elmetti da calcio e militari. Il materiale potrebbe essere utilizzato anche in dispositivi di sicurezza passiva come airbag e paraurti per automobili. La nanoschiuma liquida potrebbe anche essere utilizzata per proteggere persone ed edifici dalle vibrazioni dei terremoti.

La prossima fase della ricerca si concentrerà su studi più dinamici che testeranno impatti più rapidi e più intensi come gli effetti di un'esplosione di una bomba, ha detto Lu. "Vogliamo che questo materiale aiuti non solo a prolungare la vita delle persone, ma anche a migliorare la loro qualità di vita".