Pernahkah Anda mencampur tepung jagung dan air bersama-sama untuk membuat "oobleck?" Ketika Anda menekan adonan dengan kuat di dalam kepalan tangan Anda, itu membuat bola yang keras. Tetapi ketika Anda mengendurkan cengkeraman Anda, itu menetes seperti cairan. Ini adalah contoh umum dari "cairan penebalan geser, " bahan yang viskositasnya meningkat di bawah tekanan.
Beberapa ilmuwan berpikir bahwa cairan penebalan geser mungkin menjadi hal besar berikutnya dalam hal pencegahan cedera dan rehabilitasi. Bahan-bahan berdasarkan cairan ini berpotensi membantu mencegah gegar otak, cedera leher, dan pergelangan kaki bengkok; untuk berfungsi sebagai pelindung tubuh dalam pengaturan militer; dan untuk membuat perangkat rehabilitasi baru.
Di US Army Research Laboratory (ARL) di Aberdeen, Maryland, Eric Wetzel telah mempelajari cairan penebalan geser selama 15 tahun terakhir dan memegang paten pada beberapa teknik dan produk. Awalnya dia menghamili Kevlar dengan cairan penebalan geser untuk membuat pelindung tubuh yang lebih tipis dan lebih fleksibel. Sekarang, dia menemukan cara untuk membungkus cairan dalam tali yang fleksibel. Tarik tali dengan lembut, dan mengembang seperti elastis. Tarik dengan cepat, dan itu menegang dan terkunci. Teknologi ini, yang oleh Wetzel disebut sebagai "tali RAT" (untuk "tether yang diaktifkan dengan laju"), dapat berguna di sejumlah bidang, dari militer hingga atletik profesional hingga rumah.
"Apa yang dapat diberikan oleh tali ini adalah memungkinkan gerak manusia pada kecepatan reguler, tetapi ketika ada sesuatu yang sangat kejam terjadi, mereka menendang dan memberikan perlawanan, " kata Wetzel.
Selama beberapa tahun terakhir Wetzel telah bekerja dengan NFL untuk mengembangkan sistem tali RAT untuk menjaga helm tetap di tempatnya dan membantu mencegah cedera kepala. Dia dan timnya telah membangun sebuah platform di lab agar menyerupai kondisi lapangan bermain NFL, dan telah mengalami dummy uji tabrakan dengan mengenakan helm untuk berulang kali menangani simulasi. Saat mengenakan helm yang melekat pada tubuhnya dengan tether mengalir di leher ke punggung atas, akselerasi puncak yang dialami kepala boneka itu berkurang 50 persen. Itu bisa menjadi perbedaan antara benjolan kecil dan gegar otak yang serius.
Wetzel berharap untuk memiliki prototipe helm yang ditambatkan siap dalam dua bulan ke depan, di mana ia dan timnya akan mulai pengujian pengguna, awalnya hanya meminta orang memakai helm untuk melaporkan perasaan mereka, kemudian beralih ke penanganan yang sebenarnya. Jika tes berhasil, pengguna paling awal kemungkinan akan menjadi atlet sekolah menengah atas daripada pro.
"Pemain NFL tidak akan memakai apa pun yang menghambat kecepatan atau kelincahan sedikit pun, " kata Wetzel. "Mereka tidak akan menjadi pengadopsi awal."
Penjepit pergelangan kaki seperti kaus kaki menggunakan cairan penebalan geser (GoXStudio) Pakaian dan kawat gigi yang dilengkapi cairan penebalan geser dapat melindungi bagian tubuh lainnya, seperti pergelangan kaki atau lutut. Ini sangat penting bagi prajurit.
“Jika Anda melihat penyebab utama hilangnya waktu bagi tentara, biasanya mereka tidak tertembak; hal yang paling umum adalah lutut seseorang yang dipelintir, membuang punggung mereka, melukai leher mereka, ”kata Wetzel. "Itu tidak mengejutkan, karena mereka mengenakan 100 pound di punggung mereka, berlari di medan yang kasar, kadang-kadang di malam hari."
Sekitar lima tahun yang lalu, Wetzel bertemu dengan para peneliti dari Badan Proyek Penelitian Lanjutan Pertahanan (DARPA), yang tertarik pada teknologi untuk mengurangi jenis cedera muskuloskeletal semacam ini. Para penerjun payung memiliki risiko cedera pergelangan kaki yang tinggi, karena mereka mendarat dengan kecepatan tinggi. Tim DARPA telah bekerja pada brace shell kaku untuk mengambil dampak. Itu berhasil, tetapi pasukan terjun payung tidak bisa berlari di dalamnya.
Jadi Wetzel mengembangkan prototipe brace menggunakan cairan penebalan geser yang terbungkus kain. Ini adalah teknologi tali RAT asli. Sekarang, salah satu peneliti DARPA yang ditemui Wetzel, Letnan Kolonel Joe Hitt, telah meninggalkan tentara dan memulai sebuah perusahaan yang membuat kawat gigi berdasarkan pekerjaan Wetzel.
Salah satu penyebab utama keseleo pergelangan kaki adalah waktu reaksi yang lambat yang datang karena kelelahan atau kejutan.
"Pergelangan kaki Anda mulai berputar dan Anda tidak segera menyadarinya, " kata Wetzel. "Penjepit pergelangan kaki benar-benar hanya harus memperlambat rotasi itu untuk memberikan waktu otak Anda untuk mengejar ketinggalan."
Penjepit pergelangan kaki berdasarkan cairan penebalan geser dapat bergerak dengan tubuh seperti kaus kaki neoprene. Tetapi ketika pergelangan kaki mulai berubah menjadi keras, cairan itu menegang.
Di Tennessee, pemilik bisnis dan veteran tentara Russ Hubbard mengubah tali pengikat Wetzel menjadi perangkat untuk rehabilitasi fisik. Karet gelang panjang biasanya digunakan untuk peregangan dan resistensi dalam terapi fisik. Hubbard membuat pita diisi dengan cairan penebalan geser. Semakin keras Anda menarik mereka, semakin ketat mereka. Dan ketika Anda melepaskannya, tidak ada rebound. Ini berarti aman bagi pasien untuk menarik pita sekeras yang mereka bisa tanpa takut dipukul di wajah jika putus satu ujung.
Membuat tethers untuk band rehabilitasi (Jhi Scott, ARL Photographer) "Dengan teknologi ini, Anda selalu memiliki kemampuan untuk mendorong potensi maksimal Anda pada saat itu, " kata Hubbard. "Anda tidak membatasi apa yang mampu dilakukan pasien, dan mudah-mudahan itu berarti waktu pemulihan lebih cepat."
Hubbard bekerja dengan para peneliti dari University of Montana pada studi band. Jika itu berhasil, ia berharap bisa memilikinya di pasar tahun depan.
Wetzel membayangkan teknologi tethernya digunakan di jalan sebagai semacam setengah antara pakaian dan exoskeleton. Pakaian yang terbuat dari tether yang diisi cairan dapat menopang berbagai bagian tubuh, tetap lembut ketika pemakainya masih atau bergerak perlahan, dan menjadi kuat dan mendukung dengan gerakan tiba-tiba, seperti keruntuhan trik lutut.
Ketertarikan pada cairan penebalan geser adalah "pasti sesuatu yang tumbuh banyak dalam komunitas penelitian dalam lima tahun terakhir, " kata Eric Brown, seorang profesor teknik mesin dan ilmu material di Yale.
Para ilmuwan telah menyelidiki cairan penebalan geser selama lebih dari 80 tahun, kata Brown, tetapi mereka baru benar-benar mulai memahami bagaimana dan mengapa mereka bekerja dengan cara yang mereka lakukan.
"Kami hanya mencampur air dan tepung jagung - mereka tampak seperti hal-hal sederhana sendiri, " kata Brown. "Gagasan bahwa kita tidak mengerti banyak tentang cara kerjanya kadang-kadang mengejutkan orang."
Penelitian tentang perlindungan dampak menggunakan cairan penebalan geser "sangat menjanjikan, " kata Brown. Dia pikir kita mungkin akan melihat sejumlah produk, seperti helm sepeda yang diperkuat cairan penebalan geser, di pasar dalam beberapa tahun mendatang. D30, cairan penebalan geser yang terbuat dari polimer yang tersuspensi dalam pelumas cair, sudah digunakan pada barang-barang mulai dari snowboard gear hingga casing ponsel.
Bagi kita yang ingin menjelajahi keajaiban cairan penebalan geser di rumah, diperingatkan: jika Anda berpikir untuk mengisi kolam anak-anak dengan oobleck untuk "berjalan di atas air" seperti YouTuber, itu lebih sulit daripada yang terlihat. Brown tahu — dia melakukannya beberapa kali, hanya untuk bersenang-senang.
"Bagian tersulit adalah Anda harus mencampur barang-barang itu, " katanya. "Kami harus menyewa mixer semen dari Home Depot."
