Исследование: характеристики трёх материалов для шлемов
В журнале AIP Advances исследователи из Чунцинского университета Цзяотун и средней школы №7 Чунцина сравнили характеристики трёх материалов для шлемов при наиболее распространённых типах ударов и нагрузок.
Исследователи использовали компьютерное моделирование с точными моделями геометрии шлема и структуры черепа для сравнения реакции различных материалов шлемов на удары.
Экстремальные виды спорта, такие как американский футбол и роллер-дерби, сопряжены с повышенными рисками. Согласно исследованию 2019 года, более 40% из 498 спортсменов получили как минимум одну травму в течение года, а уровень травматизма в профессиональном крикете — около 70%, причём примерно 13% всех травм приходится на голову, шею и лицо. Это указывает на необходимость улучшений в защитных шлемах.
Сегодня, наиболее распространёнными материалами являются полимеры и различные виды пластиков. «Эти материалы не только лёгкие, но и обладают высокой способностью поглощать энергию», — отметил автор исследования Тао Ван.
Учёные использовали компьютерное моделирование для сравнения материалов шлемов, изготовленных из прочного пластика АБС (акрилонитрилбутадиенстирол), сплавов стекловолокна и алюминиевых композитов. Они создали точные модели как геометрии шлема, так и структуры черепа, отслеживая распределение напряжения и деформации после удара в крикете как внутри шлема, так и в мозговой ткани.
Исследование даёт ценные рекомендации для разработчиков защитного оборудования. Для тренировок и любительского спорта учёные считают, что АБС вполне достаточен, но для профессиональных спортсменов с более высоким риском они рекомендуют стекловолокно или алюминиевые сплавы. Каждый материал имеет свои уникальные преимущества: хотя стекловолокно более хрупкое, чем алюминий, его способность равномерно распределять напряжение по всей поверхности может снизить стресс, связанный с травмой головы.