Единственный у нас есть — мозг: какой материал для шлема лучше всего защитит вашу голову

от

Занятия спортом могут оказывать положительное влияние как на физиологию, так и на социальное взаимодействие человека. Однако экстремальные виды спорта, такие как футбол и роллер-дерби, связаны с повышенными рисками.

Согласно исследованию 2019 года, более 40% из 498 спортсменов получили по крайней мере одну травму в течение года.

Уровень травматизма ещё выше в элитном крикете — около 70%, причём примерно 13% всех травм приходится на голову, шею и лицо. Это указывает на необходимость улучшения защитных шлемов.

Сравнение материалов для шлемов

В журнале AIP Advances исследователи из Чунцинского университета Цзяотонг и средней школы № 7 Чунцина сравнили характеристики трёх материалов для шлемов в условиях наиболее распространённых типов ударов и нагрузок.

При выборе защитного материала необходимо учитывать множество факторов, включая его вес и стоимость. Полимеры и различные виды пластмасс, как правило, наиболее распространены.

«Эти материалы не только лёгкие, но и обладают высокими характеристиками поглощения энергии», — сказал автор Тао Ван.

Исследователи использовали компьютерное моделирование для сравнения материалов шлемов, изготовленных из прочного пластика акрилонитрилбутадиенстирола (АБС), стекловолоконных сплавов и алюминиевых композитов. Они создали точные модели геометрии шлема и структуры черепа и отслеживали распределение напряжения и деформации после удара во время игры в крикет как внутри шлема, так и в тканях головного мозга.

Выводы для разработчиков

Для тренировок и занятий спортом исследователи считают достаточным использование АБС, но для более элитных спортсменов с более высоким риском они предлагают использовать стекловолокно или алюминиевые сплавы. У каждого материала есть свои уникальные преимущества: хотя стекловолокно более хрупкое, чем алюминий, его способность равномерно распределять напряжение по всей поверхности может снизить стресс, связанный с травмами головы.

Крикет — один из самых популярных видов спорта в мире, в котором используется твёрдый мяч, который физически разгоняется до высоких скоростей от боулера к бэтсмену. Хотя результаты исследования ценны для всех экстремальных видов спорта, Ван отмечает важность настройки свойств шлема в соответствии с предполагаемой деятельностью, поскольку эффект от удара зависит от его взаимодействия с гравитацией, возможностью отскока и другими факторами.

«Каждый вид спорта должен проверяться индивидуально, потому что условия нагрузки в разных видах спорта различаются», — сказал он.

Предоставлено American Institute of Physics.