Ste že kdaj mešali koruzni škrob in vodo, da bi naredili "oobleck?" Ko mešanico močno stisnete v pest, naredi močno žogo. Ko pa opustiš oprijem, kaplja kot tekočina. To je pogost primer "strižne zgoščevalne tekočine", materiala, katerega viskoznost se pod stresom poveča.
Nekateri znanstveniki menijo, da je lahko preprečevanje poškodb in rehabilitacija naslednja velika tekočina za striženje. Materiali, ki temeljijo na teh tekočinah, lahko pomagajo preprečiti pretres možganov, poškodbe vratu in zvite gležnje; služiti kot zaščitni telesni oklep v vojaških okoliščinah; in ustvariti nove naprave za rehabilitacijo.
Eric Wetzel v ameriškem raziskovalnem laboratoriju v Aberdeenu v Marylandu že 15 let preučuje tekočine za zgoščevanje s striženjem in ima patente na več tehnik in izdelkov. Sprva je Kevlarja impregniral s s strižnimi zgoščevalnimi tekočinami, da bi naredil tanjši in prožnejši oklep telesa. Zdaj je ugotovil, kako tekočine vstaviti v prožen pas. Jermen nežno povlecite in se razširi kot elastika. Hitro potegnite in se otrdi in zaklene. Ta tehnologija, ki jo Wetzel imenuje „RAT trakovi“ (za „hitro aktivirane vezi“), bi bila lahko uporabna na številnih področjih, od vojske do profesionalne atletike do doma.
"To, kar ti naramnice omogočajo, je, da dovoljujejo človeško gibanje z enakimi hitrostmi, ko pa se zgodi nekaj resnično nasilnega, začnejo udarjati in zagotavljati odpor, " pravi Wetzel.
Zadnjih nekaj let Wetzel sodeluje z NFL, da bi razvil sistem trakov RAT, s katerimi bi ohranili čelade in preprečili poškodbe glave. Skupaj s svojo ekipo sta v laboratoriju zgradila platformo, ki je podobna pogojem NFL-a, in preskusni lutki strmoglavljenja, ki nosi čelado, se je večkratno lotila simulacij. Pri nošenju čelade, pritrjene na njegovo telo s privezi, ki segajo po vratu do zgornjega dela hrbta, se je največji pospešek glave lutke zmanjšal za 50 odstotkov. To bi lahko bila razlika med manjšim udarcem in resnim pretresom.
Wetzel pričakuje, da bodo v naslednjih dveh mesecih pripravljeni delovni prototipi privezanih čelad, nato pa bosta skupaj s svojo ekipo pričela z uporabniškim testiranjem, pri čemer bodo ljudje preprosto nosili čelade, da poročajo, kako se počutijo, kasneje pa se bodo lotili dejanskega reševanja. Če bodo testi uspešni, bodo najverjetnejši uporabniki športniki in ne profesionalci.
"NFL igralci ne bodo nosili ničesar, kar bi niti malo oviralo hitrost ali okretnost, " pravi Wetzel. "Ne bodo zgodnji posvojitelji."
Nogavična opornica za gleženj z uporabo tekočine za strižno zgoščevanje (GoXStudio) Oblačila in naramnice, ki vsebujejo tekočino, se lahko zaščitijo tudi drugi deli telesa, kot so gleženj ali koleno. To je še posebej pomembno za vojake.
"Če pogledate glavne vzroke izgubljenega časa za vojake, običajno ni, da so jih ustrelili; najpogostejša stvar je pravzaprav, da je nekdo zasukal koleno, vrgel hrbet, si poškodoval vrat, «pravi Wetzel. "Ni presenetljivo, saj nosijo 100 hrbtov na hrbtu, tečejo po neravnem terenu, včasih tudi ponoči."
Pred približno petimi leti se je Wetzel srečal z raziskovalci Agencije za napredne obrambne raziskave na področju obrambe (DARPA), ki so jih zanimale tehnologije za zmanjšanje tovrstnih poškodb mišično-skeletnega sistema. Pri padalcih je še posebej veliko tveganje za poškodbe gležnja, saj z veliko hitrostjo trkajo ob tla. Ekipa DARPA si je prizadevala, da bi si prizadela trdo opornico za gleženj. Delovalo je, a padalci niso mogli teči v njem.
Tako je Wetzel razvil prototip naramnice z uporabo tekočine za strižno zgoščevanje, ki je bila v tkanini. To je bila prvotna tehnologija RAT trakov. Zdaj se je eden od raziskovalcev DARPA, s katerim se je Wetzel srečal, podpolkovnik Joe Hitt, zapustil vojsko in ustanovil podjetje, ki temelji na Wetzelovem delu.
Eden glavnih vzrokov za vdolbine gležnja je upočasnjen reakcijski čas, ki prihaja z utrujenostjo ali presenečenjem.
"Vaš gleženj se začne vrteti in tega ne zaznate dovolj hitro, " pravi Wetzel. "Opornica za gleženj mora resnično upočasniti to vrtenje, da bodo možgani dohiteli čas."
Opornica za gležnje, ki temelji na tekočini za strižno zgoščevanje, se lahko premika s telesom kot neoprenska nogavica. Ko pa se gleženj začne silovito obračati, se tekočina strdi.
Lastnik podjetja in vojaški veteran Russ Hubbard v Tennesseeju Wetzelove RAT trakove spreminja v naprave za fizično rehabilitacijo. Dolgi gumijasti trakovi se običajno uporabljajo za raztezanje in odpornost pri fizikalni terapiji. Hubbard izdeluje trakove, napolnjene s tekočino za zgoščevanje s strižnostjo. Čim težje jih potegnete, tem tesnejši so. In ko to spustiš, ni povratnega. To pomeni, da je za paciente varno, da povlečejo trakove čim močneje, ne da bi se bali, da bi jih zadeli v obraz, če spustijo en konec.
Izdelava vezi za rehabilitacijske pasove (Jhi Scott, fotograf ARL) "S to tehnologijo imaš vedno možnost, da v tistem trenutku napneš svoj največji potencial, " pravi Hubbard. "Ne omejujete, česar je sposoben bolnik, in upamo, da to pomeni hitrejše okrevanje."
Hubbard sodeluje z raziskovalci z univerze v Montani pri preučevanju godb. Če bo uspešen, upa, da jih bo imel na trgu prihodnje leto.
Wetzel domišlja, kako se njegova tehnologija uporablja pri cesti kot nekakšna polovica poti med oblačili in eksoskeletom. Oblačila, izdelana iz napolnjenih s tekočino privezov, lahko podpirajo različne dele telesa, ostanejo mehki, ko se nosilec miruje ali se počasi premikajo, in postanejo čvrsta in podpirajo nenadno gibanje, kot je na primer zlom kolena.
Zanimanje za tekočine za zgoščevanje s striženjem je "vsekakor nekaj, kar se je v raziskovalni skupnosti v zadnjih petih letih veliko povečalo, " pravi Eric Brown, profesor strojništva in znanosti o materialih na Yaleu.
Znanstveniki raziskujejo tekočine za zgoščevanje s striženjem že več kot 80 let, pravi Brown, vendar šele zares začnejo razumeti, kako in zakaj delujejo tako, kot delajo.
"Mešamo samo vodo in koruzni škrob - na videz so preproste stvari same od sebe, " pravi Brown. "Ideja, da ne razumemo prav veliko, kako to deluje, je včasih presenetljiva za ljudi."
Raziskave o zaščiti pred udarci z uporabo tekočin za zgoščevanje s striženjem so "resnično obetavne", pravi Brown. Po njegovem mnenju bomo na trg v prihodnjih letih verjetno videli številne izdelke, kot so strižne zgoščevalne kolesarske čelade s tekočino za striženje. D30, tekočina za zgoščevanje s striženjem iz polimerov, suspendiranih v tekočem mazivu, se že uporablja pri izdelkih od snežne deske do ohišij za mobilne telefone.
Za tiste od nas, ki bi radi raziskovali čar tekočine za zgoščevanje striženja doma, bodite opozorjeni: če razmišljate, da bi otroški bazen napolnili z oobleckom, da bi se lahko "sprehajal po vodi" kot YouTubers, je težje, kot je videti. Brown ve - to je storil že nekajkrat, samo zaradi zabave.
"Najtežji del je, da morate mešati stvari, " pravi. "Pri Home Depotu smo morali najeti mešalnik za cement."
