コーンスターチと水を混ぜて「オーブリック」を作ったことはありますか？こぶしで固く絞ると硬いボールになります。 しかし、グリップを緩めると、液体のように滴ります。 これは、応力下で粘度が増加する「せん断増粘流体」の一般的な例です。
一部の科学者は、傷害の予防とリハビリテーションに関して、せん断増粘液が次の大きなものになると考えています。 これらの液体に基づく材料は、脳震盪、首の怪我、足首のねじれを防ぐのに役立つ可能性があります。 軍事環境で防護用の防具として機能する。 新しいリハビリテーション機器を作成します。
メリーランド州アバディーンの米国陸軍研究所（ARL）で、エリックウェッツェルは過去15年間せん断増粘流体の研究を行っており、いくつかの技術と製品に関する特許を保有しています。 当初、彼はケブラーにせん断増粘液を含浸させ、より薄く、より柔軟なボディアーマーを作りました。 今、彼は柔軟なストラップに液体を入れる方法を見つけました。 ストラップを静かに引っ張ると、伸縮性があります。 素早く引っ張ると、硬化してロックされます。 ウェッツェルが「RATストラップ」（「レート作動テザー」）と呼ぶこの技術は、軍隊からプロの陸上競技、家庭まで、多くの分野で役立つ可能性があります。
「これらのストラップができることは、通常の速度で人間の動きを可能にすることですが、実際に激しい出来事が発生すると、それらは動き出し、抵抗を与えます」とWetzelは言います。
過去数年間、WetzelはNFLと協力して、ヘルメットを所定の位置に保ち、頭部外傷を防ぐためのRATストラップのシステムを開発してきました。 彼と彼のチームは、NFLの競技場の条件に似せて実験室にプラットフォームを構築し、ヘルメットを着用した衝突試験用ダミーにタックルシミュレーションを繰り返しました。 体に取り付けられたヘルメットを首から背中の上部まで走らせて着用すると、ダミーの頭が受ける最大加速度は50％減少しました。 それは、小さなこぶと深刻な脳震盪の違いかもしれません。
Wetzelは、今後2か月以内にテザーヘルメットのプロトタイプの準備が整うと予想しています。その時点で、彼と彼のチームはユーザーテストを開始します。最初は、ヘルメットを着用して感じ方を報告し、その後実際の取り組みに移ります。 テストが成功した場合、最初のユーザーはプロではなく高校のアスリートである可能性があります。
「NFLプレイヤーは、速度や俊敏性を少しでも妨げるものを身に着けることはありません」とWetzel氏は言います。 「彼らは早期導入者にはなりません。」
せん断増粘液を使用した靴下のような足首装具（GoXStudio） せん断増粘液を含む衣服と装具は、足首や膝などの体の他の部分も保護できます。 これは兵士にとって特に重要です。
「兵士の時間の損失の主な原因を見ると、通常、彼らが撃たれたわけではありません。 最も一般的なことは、実際に誰かが膝をひねり、背中を投げ、首を負傷したことです」とWetzel氏は言います。 「それは驚くことではありません。彼らは背中に100ポンドを着用し、時には夜間に起伏の多い地形を走っています。」
約5年前、ウェッツェルは国防高等研究計画局（DARPA）の研究者と会いました。彼らはこの種の筋骨格損傷を軽減する技術に興味がありました。 空tro部隊は、高速で地面に衝突するため、足首の負傷のリスクが特に高くなります。 DARPAチームは、衝撃を与えるために剛性のシェル足首装具に取り組んでいました。 それは機能しましたが、空para部隊は走ることができませんでした。
そこでウェッツェルは、生地に入れられたせん断増粘液を使用してブレースのプロトタイプを開発しました。 これがオリジナルのRATストラップ技術でした。 現在、ウェッツェルが出会ったDARPAの研究者の1人であるジョー・ヒット中佐は軍を辞め、ウェッツェルの仕事に基づいて装具を作る会社を始めました。
足首の捻rainの主な原因の1つは、疲労や驚きに伴う反応時間の遅延です。
「足首が回転し始めますが、すぐに気付きません」とウェッツェルは言います。 「足首装具は、本当にその回転を遅くして、あなたの脳に追いつく時間を与える必要があります。」
せん断増粘液に基づく足首装具は、ネオプレン靴下のように身体とともに動くことができます。 しかし、足首が激しく回転し始めると、体液が硬直します。
テネシー州では、事業主であり陸軍のベテランであるラスハバードが、ウェッツェルのRATストラップを物理的なリハビリ用のデバイスに変えています。 長いゴムバンドは、一般的に理学療法のストレッチと抵抗に使用されます。 ハバードは、せん断増粘液で満たされたバンドを作っています。 引っ張るほど硬くなります。 そして手放すと、リバウンドはありません。 これは、患者が片方の端を落として顔にぶつかる心配をせずに、できるだけ強くバンドを引っ張っても安全であることを意味します。
リハビリテーションバンドのテザーを作る（Jhi Scott、ARL Photographer） 「このテクノロジーを使用すると、その瞬間に最大の可能性を常に発揮できるようになります」とハバードは言います。 「患者ができることを制限しているわけではありませんが、それが回復時間の短縮につながることを願っています。」
ハバードは、モンタナ大学の研究者とバンドの研究に取り組んでいます。 もし成功すれば、彼は来年それらを市場に出すことを望んでいる。
Wetzelは、テザーテクノロジーが今後、衣服と外骨格の中間にあるものとして使用されることを想像しています。 液体で満たされたテザーで作られた衣服は、さまざまな体の部分を支え、着用者が静止しているときまたはゆっくり動いているときに柔らかさを保ち、トリックニーの崩壊などの突然の動きでしっかりと支えます。
イェールの機械工学および材料科学の教授であるエリック・ブラウンは、せん断増粘流体への関心は「間違いなく過去5年ほどで研究コミュニティで大きく成長したもの」です。
科学者たちは80年以上にわたってせん断増粘流体の調査を行ってきたとブラウンは言うが、彼らは実際に彼らが彼らのやり方で働く方法と理由を理解し始めたばかりだ。
「私たちは水とコーンスターチを混ぜているだけです。それらはそれ自体は単純なもののように見えます」とブラウンは言います。 「それがどのように機能するかについて私たちがあまり理解していないという考えは、時には人々を驚かせます。」
ブラウンは、せん断増粘流体を使用した衝撃保護に関する研究は「本当に有望」です。 彼は、今後数年のうちに、せん断増粘流体強化自転車ヘルメットなどの多くの製品が市場に出てくると考えています。 液体潤滑剤にポリマーを懸濁させたせん断増粘液であるD30は、スノーボードのギアから携帯電話のケースに至るまですでに使用されています。
自宅でせん断増粘液の魔法を探求したい私たちにとって、警告されます：あなたが子供のプールをYouTuberのような「水の上を歩く」ために無傷で満たすことを考えているなら、それは見た目よりも難しいです。 ブラウンは知っています。楽しみのために、何度かやっています。
「最も難しいのは、材料を混ぜる必要があることです」と彼は言います。 「ホームデポからセメントミキサーを借りなければなりませんでした。」
