Kas olete kunagi maisitärklist ja vett omavahel seganud, et moodustuks „obleck?”. Kui pressite segu tugevasti rusikasse, moodustub kõva pall. Haaret lõdvestades tilgub see aga nagu vedelik. See on tavaline näide nihkepaksenemisvedelikust - materjalist, mille viskoossus stressi mõjul suureneb.
Mõnede teadlaste arvates võivad vigastuste ennetamisel ja rehabilitatsioonil nihke paksendavad vedelikud olla järgmine suur asi. Nendel vedelikel põhinevad materjalid võivad aidata ära hoida põrutusi, kaelavigastusi ja keerutatud pahkluusid; olla sõjaväes kaitsev kererüü; ning luua uusi rehabilitatsiooniseadmeid.
USA armee uurimislaboris (ARL) Aberdeenis, Marylandis on Eric Wetzel uurinud nihkepaksendeid enne 15 aastat ja omab mitme tehnika ja toote patente. Algselt immutas ta Kevlarit nihkepaksendavate vedelikega, et teha õhemaid ja painduvamaid soomusveste. Nüüd on ta mõelnud, kuidas vedelikke elastsesse rihma ümbritseda. Tõmmake rihma õrnalt ja see laieneb nagu elastne. Tõmmake see kiiresti kinni ja see jäigastub ja lukustub. See tehnoloogia, mida Wetzel nimetab RAT-rihmadeks (kiirusaktiveeritud lõikude jaoks), võib olla kasulik paljudes valdkondades, alates sõjaväest ja lõpetades professionaalse kergejõustikuga kuni koduni.
"See, mida need rihmad teile võimaldavad, on inimese liikumine regulaarsel kiirusel, kuid kui juhtub midagi vägivaldset, löövad nad sisse ja pakuvad vastupanu, " räägib Wetzel.
Viimased mitu aastat on Wetzel teinud koostööd NFL-iga RAT-rihmade süsteemi väljatöötamiseks, et hoida kiivreid paigas ja aidata vältida peavigastusi. Ta ja tema meeskond on ehitanud laboratooriumis platvormi, mis meenutab NFL-i mänguvälja tingimusi, ja on korduvate probleemide simulatsioonideks allutanud kiivrit kandva kokkupõrkekatse mannekeeni. Kui keha külge kinnitatud kiivrit kandes kaelad kaelani ülaseljani kandsid, vähenes mannekeeni pea maksimaalne kiirendus 50 protsenti. See võib olla erinevus väiksema põrutuse ja tõsise põrutuse vahel.
Wetzel loodab, et järgmise kahe kuu jooksul on valmis ühendatud lõngakiivrite prototüübid, misjärel ta ja ta meeskond alustavad kasutajatestidega, lastes inimestel kiivreid esialgu kanda, et teada anda, kuidas nad end tunnevad. Kui testid on edukad, on varasemateks kasutajateks pigem keskkooli sportlased kui profid.
"NFL-i mängijad ei kanna midagi, mis isegi natuke takistab kiirust või paindlikkust, " räägib Wetzel. "Nad ei ole varakult lapsendajad."
Sokkitaoline pahkluu traks, kasutades nihkepaksendavat vedelikku (GoXStudio) Nihkepaksendavad vedelikke sisaldavad rõivad ja traksid kaitsevad ka teisi kehaosi, näiteks pahkluu või põlve. See on eriti oluline sõdurite jaoks.
„Kui vaadata sõdurite aja kaotamise peamisi põhjuseid, ei tähenda see tavaliselt seda, et nad maha lasti; kõige tavalisem on tegelikult see, et keegi on väänatud põlve, visanud selja, vigastanud kaela, ”räägib Wetzel. "See pole üllatav, sest nad kannavad selga 100 naela selga, sõites vahel konarlikul maastikul, mõnikord öösel."
Umbes viis aastat tagasi kohtus Wetzel kaitsealaste teadusuuringute projektide agentuuri (DARPA) teadlastega, kes olid huvitatud tehnoloogiatest, mis vähendavad seda tüüpi luu-lihaskonna vigastusi. Langevarjuritel on eriti suur hüppeliigese vigastuste oht, kuna nad löövad maapinnal suure kiirusega. DARPA meeskond oli löögi saamiseks töötanud jäiga kesta hüppeliigesega. See töötas, kuid langevarjurid ei saanud sellega joosta.
Nii töötas Wetzel välja trakside prototüübi, kasutades kangasse ümbritsetud nihkepaksendusvedelikku. See oli originaalne RAT-rihma tehnoloogia. Nüüd on üks DARPA uurijatest, kellega Wetzel kohtus, kolonelleitnant Joe Hitt'iga, armeest lahkunud ja asutanud ettevõtte, mis valmistab Wetzeli töö põhjal traksid.
Hüppeliigese nihestuste üks peamisi põhjuseid on aeglustunud reaktsiooniaeg, mis kaasneb väsimuse või üllatusega.
"Teie pahkluu hakkab pöörlema ja te ei saa sellest piisavalt kiiresti aru, " räägib Wetzel. "Hüppeliigend peab tõesti seda pöörlemist aeglustama, et anda ajule aega järelejõudmiseks."
Nihkepaksendil põhinev hüppeliigend võib kehaga liikuda nagu neopreenist sokk. Kuid kui pahkluu hakkab vägivaldselt pöörduma, siis vedelik kangestub.
Tennessees muudab ettevõtte omanik ja armee veteran Russ Hubbard Wetzeli RAT-rihmad füüsilise rehabilitatsiooni seadmeteks. Pikki kummiribasid kasutatakse tavaliselt füsioteraapias venitamiseks ja vastupidavuse suurendamiseks. Hubbard valmistab nihkepaksendusvedelikuga täidetud ribasid. Mida kõvemini neid tõmbate, seda tihedamaks nad saavad. Ja kui lahti lased, pole tagasilööki. See tähendab, et patsientidel on ohutu tõmmata rihmasid nii tugevalt kui võimalik, kartmata, et kui nad ühe otsa maha kukuvad, võib ta näkku lüüa.
Taastusravi ansamblite sidumine (Jhi Scott, ARL fotograaf) "Selle tehnoloogia abil on teil alati võimalus olla kursis sellega, mis on teie maksimaalne potentsiaal just sellel hetkel, " ütleb Hubbard. "Te ei piira patsiendi suutlikkust ja loodetavasti tähendab see kiiremat paranemist."
Hubbard teeb ansamblite uurimisel koostööd Montana ülikooli teadlastega. Kui see õnnestub, loodab ta neid järgmisel aastal turule tuua.
Wetzel kujutleb, et tema lõastatud tehnoloogiat kasutatakse maanteel omamoodi pooleks riiete ja eksoskeleti vahel. Vedelikuga täidetud kinnitusribadest valmistatud rõivad võiksid toetada erinevaid kehaosi, jäädes pehmeks, kui kandja on alles või liigub aeglaselt, ning muutudes kindlaks ja toetavaks äkiliste liikumistega, näiteks trikkipõlve kokkukukkumisega.
Huvi nihkepaksendavate vedelike vastu on "kindlasti midagi, mida on teadusringkondades viimase viie aasta jooksul palju kasvanud, " ütleb Yale'i mehaanika- ja materjaliteaduse professor Eric Brown.
Teadlased on uurinud nihkepaksendeid enam kui 80 aastat, väidab Brown, kuid alles nüüd saavad nad aru, kuidas ja miks nad töötavad nii, nagu nad teevad.
"Me lihtsalt segame vett ja maisitärklist - need tunduvad üksi lihtsad asjad, " ütleb Brown. "Mõte, et me ei saa selle toimimisest palju aru, on inimestele vahel jahutav."
Löögipaksendusvedelikke kasutavate löögikaitsete uuringud on "tõesti paljulubavad", ütleb Brown. Ta arvab, et lähiaastatel näeme tõenäoliselt turul mitmeid tooteid, näiteks vedelikuga täiustatud jalgrattakiivreid. Vedelas määrdeainetes suspendeeritud polümeeridest valmistatud nihkepaksendit D30 kasutatakse juba esemetes alates lumelauavarustusest kuni mobiiltelefonide korpiteni.
Neile meist, kes soovivad kodus uurida nihkepaksendava vedeliku võlu, olge hoiatatud: kui mõtlete täita lapsehoidja bassein oobleckiga, et "vee peal käia" nagu YouTubers, on see keerulisem, kui tundub. Brown teab - ta on seda paar korda teinud, lihtsalt lõbu pärast.
"Kõige raskem on see, et peate asju segama, " ütleb ta. "Pidime Home Depotist rentima tsemendisegisti."
