Development of high performance impact protection pads from natural rubber foams for personal protective equipment (PPE) in riding gear

การพัฒนาประสิทธิภาพการรับแรงกระแทกของวัสดุพอลิเมอร์สามารถทาได้หลายวิธี ได้แก่ การผสมระหว่าง thermoplastic กับยางเพื่อเตรียมเป็นวัสดุผสมเชิงประกอบ 2 เฟส (two phase composite polymer) การเตรียมวัสดุเชิงประกอบของยางกับเซรามิก (ceramic rubber composites) และการเตรียมวัสดุเชิงประกอบของ อิพอกซี ยาง และเส้นใยผ้าอะรามิด (Khodadadi, et al., 2019) และเมื่อเร็วๆนี มีการพัฒนาวัสดุ shear thickening fluid (STF) ที่มีคุณสมบัติพิเศษขึ นและเมื่อนา STF ไปเตรียมเป็นวัสดุเชิงประกอบระหว่าง STF และ ผ้าเส้นใย (Wagner and Wetzel, 2009). หรือระหว่าง STF กับโฟมแข็งพอลิยูริเทน (Wagner, et al., 2010) สามารถทนแรงกระแทกที่รุนแรงและฉับพลัน (ballistic) ได้ดีเยี่ยม สามารถดูดซับและกระจายพลังงาน (absorb and dissipate energy) ได้ดี จึงมีการศึกษาเพื่อนาวัสดุนี มาประยุกต์ใช้เป็นยุทธภัณฑ์ เช่น เสื อเกราะกันกระสุน (Wu, et.al., 2019) และป้องกันการแทงทะลุ (stab proof vest) หมวกลดการบาดเจ็บของสมองเนื่องจากแรงระเบิด (Haris, et al., 2018) และ อุปกรณ์ลดแรงกระแทกสมรรถนะสูงอื่น ๆ
คณะผู้วิจัยจึงเสนอการพัฒนาผลิตภัณฑ์แผ่นกันกระแทกสมรรถนะสูงจากวัสดุเชิงประกอบระหว่างโฟมอ่อนจากยางธรรมชาติ และ STF โดยเริ่มจากการพัฒนาและเพิ่มประสิทธิภาพของ STF ประเภท silica-based STF โดยการดัดแปรสมบัติทางการไหล (rheological properties) ได้แก่ critical shear rate และ peak viscosity ด้วย นาโนเซลลูโลส และสารประกอบประเภท silane แล้วจึงนาของไหลที่ได้เตรียมเป็นวัสดุเชิงประกอบระหว่างของไหล STF และ โฟมยางธรรมชาติ