作为职业体育的风险之一的伤病，最近成了受争论的核心特征，主要是关于如何很好地保护这些体育明星们。直到最近，阿根廷足球运动员Emanuel Ortega 在比赛中因为撞到混凝土墙，而受到致命头部伤而死亡。

其中一种解决方案是增加使用的防护服，并改进现有设计。澳大利亚板球委员会，在板球运动员Phillip Hughes被击中后两天，调查了他的死因，他的头盔对颈部没有提供任何保护，这可能会导致安全帽被强制性重新设计。

在谢菲尔德哈勒姆大学，我们一直在开发体育防止冲击保护的改进材料。本品具有非凡的和不同寻常的“拉胀”特性，可在头盔，垫，警卫，手套，垫子和障碍等所使用。

什么是拉胀材料？

简单来说就是，当被拉伸时材料不是变薄（通常我们是怎样想到材料的行为），而是拉伸后拉胀材料变得更胖了。而当压缩时，材料回变得更薄。

乍一看，这迷人的特性对于拉胀材料来说非常不寻常，但实际上越来越多的天然材料被发现拥有这一个重要特征。实例包括某些形式的皮肤和其他软生物材料，还有无机硅酸盐，如石英和方石英。人造拉胀材料现在包括蜂窝和泡沫，纤维和织物，碳纤维增强复合材料，微孔聚合物，金属和陶瓷。

但当前对于体育上的拉胀材料的工作，来自于终极自然装甲保护体系：不起眼的贝壳。

贝壳-珍珠母的两层装甲防护系统的内层，也被称为珍珠母，提供了高刚度，强度和韧性，这些性能可以经受捕食者咬伤或岩石在外壳表面的撞击。这些特殊属性的结合，可以使贝壳避免灾难性的失效，并在保持外层破裂的情况下，保护贝壳的完整性。珍珠层也被称为是拉胀。

降低峰值加速度

那么，为什么自然进化出这种方式装甲防护系统？我们认为许多因素起到作用，而所有因素都与一个基本前提有关，即拉胀性能在其他有用的性能中，是实现极端或最佳值的途径，而那些性能不容易通过“传统的”材料实现。

不像会被弯出平面“鞍”形的常规材料一样，拉胀材料天然就会采用凸“拱顶”型，与贝壳的整体形状曲率相似。这一圆顶状的双曲率特点的拉胀材料是理想的运动防护装备，可做如头盔，肩和肘或垫，当然是在保证设备的紧密贴合身体最大的舒适度和性能前提下。

在冲击响应方面，一个拉胀材料倾向在宽度方向收缩，将导致其提供有增加的耐冲击力，可以在需要时它在局部区域（如下）变为致密局部区域。

拉胀材料还被发现，可以提供额外的断裂韧性和能量吸收。在珍珠层的情况下，这些性能提高，可以通过体积变化是消耗材料的惊人的1100％能量。

运动的防护设备的另一个关键的功能，是减少冲击加速度的峰值。在刚刚发表的这项工作中，我们报道了覆盖有刚性外壳（模仿两层贝壳结构）的拉胀泡沫，显示出了比许多典型体育运动的冲击力峰值还小六倍。我们期望进一步降低峰值加速度的想法，是可能通过泡沫生产过程的进一步优化来实现的。

所以拉胀材料有出色的加速管理性能，而且有很大潜力可以作为能量吸收材料，用于防撞栏和垫子。在刚性圆顶形头盔和防护垫中，拉胀材料提供轻巧，坚硬和坚固的材料解决方案。在柔性保护上，其符合凸表面的能力，如被发现在对人体的许多地方，意味着拉胀材料可以提供和维持更好的贴合，并减少在整个动态体育活动中限制运动员的动作。

新材料在线编译整理——翻译：Gary        校正：摩天轮