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Cette conception de casque de football promet de protéger le cerveau, pas seulement le crâne
Les concepteurs de casques n'ont jusqu'à présent pas pris en compte l'une des principales causes de lésions cérébrales : l'énergie cinétique qui traverse la tête après un impact et fait clapoter le cerveau à l'intérieur du crâne. C'est selon Ellen Arruda , professeur de génie mécanique à l'Université du Michigan, qui mène un effort pour changer cela. Elle et ses collègues ont dévoilé un prototype d'une nouvelle technologie de casque capable de dissiper une partie importante de cette énergie cinétique, également connue sous le nom d'impulsion, avant qu'elle n'atteigne le cerveau.
Les casques de football ont évolué au fil des ans et certains des changements reflètent les tentatives d'atténuer le risque de lésion cérébrale. Mais alors qu'ils sont bons pour absorber la force d'un impact et ainsi prévenir les fractures du crâne, aucun casque sur le marché n'est capable d'absorber une quantité significative de l'impulsion, dit Arruda. Les casques militaires sont confrontés au même problème.
Un casque de football classique.
Lors d'essais en laboratoire utilisant un modèle de crâne et de cerveau, le prototype du groupe d'Arruda a réduit à la fois la force des impacts et l'impulsion résultante d'un ordre de grandeur par rapport à la conception de casque conventionnelle.
Le défi fondamental de la conception d'un casque qui protège le cerveau ainsi que le crâne est un défi mécanique, dit Arruda, et cela nécessite de trouver les bons matériaux pour faire le travail. Le crâne est un matériau élastique, ce qui signifie qu'il ne peut pas absorber une grande partie de l'impulsion, le cas échéant, dit-elle. Le cerveau finit par en subir le poids, et comme il flotte dans le liquide céphalo-rachidien et n'est pas relié au crâne, il clapote, causant des blessures (voir New Collar Promises to Keep Athletes’ Brains from Sloshing Around ).
Un casque qui se fracture ou se déforme après un impact pourrait protéger contre cela. Mais même si cela peut être un bon moyen de protéger les soldats ou les motards, un casque de football pratique doit pouvoir survivre à des coups répétés et être porté match après match. Notre approche est destinée à être utilisée maintes et maintes fois, dit Arruda. La clé de la nouvelle conception est un matériau aux propriétés dites viscoélastiques, ce qui signifie que lorsqu'il est déformé, il présente des caractéristiques similaires aux matériaux visqueux, comme le miel, et élastiques, comme le caoutchouc. Les matériaux viscoélastiques sont couramment utilisés dans les amortisseurs.
Le nouveau prototype est composé de trois polymères peu coûteux, dont un viscoélastique. Le trio travaille de concert pour absorber l'onde de pression qui traverse la tête après un impact. Arruda et ses collègues ont développé un schéma qui s'appuie sur les propriétés des deux premières couches pour ajuster l'onde de sorte que lorsqu'elle frappe la couche viscoélastique, sa fréquence se situe dans la plage que le matériau peut absorber. Le même principe, que les chercheurs décrivent dans une récente revue à comité de lecture publication , pourrait également être utilisé pour fabriquer de meilleurs casques pour les soldats.
Le groupe a récemment remporté un prix de 250 000 $ pour avoir été l'un des cinq finalistes d'un concours parrainé par la National Football League, General Electric, Under Armour et le National Institute of Standards and Technology (NIST). Le concours était axé sur les matériaux innovants pour les casques. Les chercheurs ont maintenant une autre année pour affiner leur conception, puis la soumettre au NIST, qui procédera à des tests supplémentaires et déterminera le gagnant.