Έχετε ανακατεύσει ποτέ το άμυλο καλαμποκιού και το νερό μαζί για να κάνετε "oobleck"; Όταν συμπιέζετε το μίγμα σταθερά στη γροθιά σας κάνει μια σκληρή μπάλα. Αλλά όταν χαλαρώνεις τη λαβή σου, στάζει σαν υγρό. Είναι ένα συνηθισμένο παράδειγμα ενός "διατμητικού υγρού πύκνωσης", ενός υλικού του οποίου το ιξώδες αυξάνει υπό τάση.
Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι τα διατμητικά υγρά πάχυνσης μπορεί να είναι το επόμενο μεγάλο πράγμα όταν πρόκειται για πρόληψη και αποκατάσταση τραυματισμών. Τα υλικά με βάση αυτά τα υγρά έχουν τη δυνατότητα να βοηθήσουν στην πρόληψη των εγκεφαλικών βλαβών, των τραυματισμών στο λαιμό και των στριμμένων αστραγάλων. να λειτουργήσει ως προστατευτική θωράκιση σώματος σε στρατιωτικούς χώρους. και να δημιουργήσουν νέες συσκευές αποκατάστασης.
Στο Εργαστήριο Ερευνών του Στρατού των ΗΠΑ (ARL) στο Αμπερντίν της Μέριλαντ, ο Eric Wetzel μελετά τα πεπιεσμένα ρευστά για τα τελευταία 15 χρόνια και κατέχει διπλώματα ευρεσιτεχνίας σε διάφορες τεχνικές και προϊόντα. Αρχικά έβρεχε το Kevlar με ψεκαστικά ρευστά για να κάνει λεπτότερη, πιο εύκαμπτη θωράκιση σώματος. Τώρα, κατάλαβε πώς να περιβάλλει τα υγρά σε έναν εύκαμπτο ιμάντα. Τραβήξτε απαλά το λουρί και επεκτείνεται σαν ελαστικό. Τραβήξτε το γρήγορα, και σκληραίνει και κλειδώνει. Αυτή η τεχνολογία, την οποία ο Wetzel ονομάζει "ιμάντες RAT" (για "σχοινιά που ενεργοποιούνται με ταχύτητα"), θα μπορούσε να είναι χρήσιμη σε αρκετούς τομείς, από τον στρατιωτικό έως τον επαγγελματικό αθλητισμό μέχρι το σπίτι.
"Αυτό που σας δίνουν οι ιμάντες σας είναι να επιτρέπετε την ανθρώπινη κίνηση με τακτικές ταχύτητες, αλλά όταν συμβαίνει κάτι βίαιη, κλωτσούν και παρέχουν αντίσταση", λέει ο Wetzel.
Τα τελευταία χρόνια ο Wetzel συνεργάζεται με το NFL για να αναπτύξει ένα σύστημα ιμάντων RAT για να κρατήσει κράνη στη θέση του και να βοηθήσει στην πρόληψη τραυματισμών στο κεφάλι. Αυτός και η ομάδα του έχτισαν μια πλατφόρμα στο εργαστήριο για να μοιάζουν με τις συνθήκες ενός παιχνιδιού NFL και υπέβαλαν ένα ανδρείκελο δοκιμής πρόσκρουσης φορώντας κράνος σε επαναλαμβανόμενες προσομοιώσεις αντιμετώπισης. Όταν φοράει το κράνος προσαρμοσμένο στο σώμα του με δεσίματα που τρέχουν κάτω από το λαιμό στην άνω πλάτη, η μέγιστη επιτάχυνση που παρατηρείται από το κεφάλι του ανδρεικέλου μειώθηκε κατά 50%. Αυτή θα μπορούσε να είναι η διαφορά ανάμεσα σε ένα μικρό χτύπημα και μια σοβαρή διάσειση.
Ο Wetzel αναμένει να έχουν έτοιμα πρωτότυπα για τα δεμένα κράνη τους επόμενους δύο μήνες, οπότε ο ίδιος και η ομάδα του θα ξεκινήσουν τις δοκιμές των χρηστών, αρχικά απλά έχοντας τους ανθρώπους να φορούν κράνη για να αναφέρουν πώς νιώθουν, αργότερα να προχωρήσουν στην πραγματική αντιμετώπιση. Εάν οι δοκιμές είναι επιτυχείς, οι πρώτοι χρήστες θα είναι πιθανώς αθλητές γυμνασίου και όχι επαγγελματίες.
"Οι παίκτες της NFL δεν θα φορούν τίποτα που να εμποδίζει την ταχύτητα ή την ευκινησία ακόμα και λίγο", λέει ο Wetzel. "Δεν θα είναι πρώιμοι υιοθετώντες."
Κάλτσα αστραγάλου με αστράγαλο υγρό πύκνωσης (GoXStudio) Τα ένθετα υφάσματα πάχυνσης με ενσωματωμένα ρούχα και τιράντες μπορούν να προστατεύσουν και άλλα μέρη του σώματος, όπως τον αστράγαλο ή το γόνατο. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τους στρατιώτες.
"Αν κοιτάξετε τις μεγάλες αιτίες του χαμένου χρόνου για τους στρατιώτες, δεν είναι συνήθως ότι έχουν πυροβολήσει? το πιο συνηθισμένο πράγμα είναι στην πραγματικότητα κάποιος να στρίψει ένα γόνατο, να πετάξει την πλάτη του, να τραυματίσει το λαιμό του ", λέει ο Wetzel. "Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι φορούν 100 κιλά στις πλάτες τους και τρέχουν σε άγριο έδαφος, μερικές φορές τη νύχτα."
Περίπου πριν από πέντε χρόνια, ο Wetzel συναντήθηκε με ερευνητές της Υπηρεσίας Προχωρημένων Ερευνητικών Προγραμμάτων Έρευνας (DARPA), οι οποίοι ενδιαφέρονται για τεχνολογίες για τη μείωση αυτών των μυοσκελετικών τραυματισμών. Οι αλεξιπτωτιστές έχουν ιδιαίτερα υψηλό κίνδυνο τραυματισμών στον αστράγαλο, καθώς έπεσαν στο έδαφος με υψηλές ταχύτητες. Η ομάδα του DARPA εργάζονταν σε ένα άκαμπτο στήριγμα αστραγάλου του κελύφους για να πάρει τον αντίκτυπο. Δούλεψε, αλλά οι αλεξιπτωτιστές δεν μπορούσαν να τρέξουν σε αυτό.
Έτσι, ο Wetzel ανέπτυξε ένα πρωτότυπο από ένα στήριγμα χρησιμοποιώντας διατμητικό υγρό πύκνωσης που περιβάλλεται από ύφασμα. Αυτή ήταν η αρχική τεχνολογία ιμάντα RAT. Τώρα, ένας από τους ερευνητές της DARPA που συναντήθηκε ο Wetzel, ο υπολοχαγός Joe Hitt, εγκατέλειψε το στρατό και ξεκίνησε μια εταιρεία που παράγει τιράντες με βάση το έργο του Wetzel.
Μία από τις μεγαλύτερες αιτίες των διαστρέμματα αστραγάλου είναι ο επιβραδυνόμενος χρόνος αντίδρασης που έρχεται με κόπωση ή έκπληξη.
"Ο αστράγαλος αρχίζει να περιστρέφεται και δεν το συνειδητοποιείτε αρκετά σύντομα", λέει ο Wetzel. "Ένα στήριγμα αστραγάλου πρέπει απλά να επιβραδύνει αυτή την περιστροφή για να δώσει στον εγκεφάλου σας χρόνο να προφθάσει."
Ένα στήριγμα αστραγάλου βασισμένο σε διατμητικό υγρό πύκνωσης μπορεί να κινηθεί με το σώμα σαν μια κάλτσα από νεοπρένιο. Αλλά όταν ο αστράγαλος αρχίσει να γυρίζει βίαια, το ρευστό σκληραίνει.
Στο Τενεσί, ο ιδιοκτήτης των επιχειρήσεων και ο βετεράνος στρατού Russ Hubbard μετατρέπουν τους ιμάντες RAT του Wetzel σε συσκευές για φυσική αποκατάσταση. Οι μακρές λαστιχένιες ζώνες χρησιμοποιούνται συνήθως για τέντωμα και αντίσταση στη φυσική θεραπεία. Ο Χάμπαρντ δημιουργεί ζώνες γεμάτες με διατμητικό υγρό πύκνωσης. Όσο πιο δύσκολο τα τραβάτε, τόσο πιο στενά τα παίρνουν. Και όταν αφήσεις, δεν υπάρχει ανάκαμψη. Αυτό σημαίνει ότι είναι ασφαλές για τους ασθενείς να τραβήξουν τις ζώνες τόσο σκληρά όσο μπορούν, χωρίς φόβο να χτυπήσουν στο πρόσωπο αν πέσουν ένα άκρο.
Δημιουργία δεμάτων για τις ζώνες αποκατάστασης (Jhi Scott, ARL Photographer) "Με αυτή την τεχνολογία έχετε πάντα τη δυνατότητα να πιέζετε σε ποιο σημείο το μέγιστο δυναμικό σας είναι αυτή τη στιγμή", λέει ο Χάμπαρντ. "Δεν περιορίζεις τι μπορεί να κάνει ο ασθενής, και ελπίζουμε ότι αυτό θα μεταφράζεται σε πιο γρήγορο χρόνο ανάκαμψης".
Ο Χάμπαρντ συνεργάζεται με ερευνητές του Πανεπιστημίου της Μοντάνα σε μελέτη των συγκροτημάτων. Εάν είναι επιτυχής, ελπίζει να τα έχει στην αγορά τον επόμενο χρόνο.
Ο Wetzel φαντάζεται ότι η τεχνολογία πρόσδεσής του χρησιμοποιείται στο δρόμο ως ένα είδος μισής διαδρομής ανάμεσα σε ρούχα και εξωσκελετό. Τα ενδύματα από δεμένα με υγρό ιμάντες θα μπορούσαν να υποστηρίξουν διάφορα μέρη του σώματος, παραμένοντας μαλακά όταν ο φορέας είναι ακόμα ή κινείται αργά, και να γίνουν σταθεροί και να υποστηρίζουν την ξαφνική κίνηση, όπως η κατάρρευση ενός γόνατου τέχνασμα.
Το ενδιαφέρον για διατμητικά υγρά πάχυνσης είναι "σίγουρα κάτι που έχει αυξηθεί πολύ στην ερευνητική κοινότητα τα τελευταία πέντε χρόνια περίπου" λέει ο Eric Brown, καθηγητής μηχανικής και επιστήμης υλικών στο Yale.
Οι επιστήμονες ερευνούν τα διατμητικά υγρά πάχυνσης για περισσότερα από 80 χρόνια, λέει ο Μπράουν, αλλά αρχίζουν να καταλαβαίνουν πώς και γιατί λειτουργούν με τον τρόπο που κάνουν.
«Είμαστε μόνο ανάμειξη νερού και άμυλο αραβοσίτου-μοιάζουν απλά πράγματα από μόνα τους», λέει ο Μπράουν. "Η ιδέα ότι δεν καταλαβαίνουμε πολλά για το πώς λειτουργεί αυτό είναι μερικές φορές εκπληκτική για τους ανθρώπους."
Η έρευνα σχετικά με την προστασία από τις κρούσεις με τη χρήση διατμητικών υγρών πάχυνσης είναι "πραγματικά ελπιδοφόρα", λέει ο Μπράουν. Νομίζει ότι κατά πάσα πιθανότητα θα δούμε πολλά προϊόντα, όπως τα κράνη ποδηλάτων που έχουν ενισχυθεί με τη διατμητική πτώση, στην αγορά τα επόμενα χρόνια. Το D30, ένα διατμητικό υγρό πύκνωσης που αποτελείται από πολυμερή αιωρούμενα σε ένα υγρό λιπαντικό, χρησιμοποιείται ήδη σε αντικείμενα από σνόουμπορντ σε θήκες κινητών τηλεφώνων.
Για όσους από εμάς είναι πρόθυμοι να διερευνήσουμε τη μαγεία του διατμητικού υγρού πύκνωσης στο σπίτι, προειδοποιείτε: εάν σκέφτεστε να γεμίσετε μια παιδική πισίνα με oobleck για να "περπατήσετε στο νερό" όπως οι YouTubers, είναι πιο δύσκολο από ό, τι φαίνεται. Ο Μπράουν ξέρει - έχει κάνει μερικές φορές, μόνο για διασκέδαση.
"Το πιο δύσκολο κομμάτι είναι ότι πρέπει να αναμειγνύετε τα πράγματα", λέει. "Πρέπει να νοικιάσουμε ένα μίξερ τσιμέντου από το Home Depot."
