Gentse onderzoekers zijn erin geslaagd om een nieuw soort poreus materiaal met water te ontwikkelen dat schokken op kan vangen. Dit materiaal is beter herbruikbaar en efficiënter bij grotere schokken.

Als vangrails of helmen een grote schok opvangen, vervormen ze meestal. Dan kun je ze dus niet meer goed gebruiken. Gentse onderzoekers hebben nu een mechanisme blootgelegd waarmee je herbruikbare en efficiëntere schokdempers kunt maken.

De nieuwe soort schokdempers bestaan uit twee delen: enerzijds water, anderzijds een materiaal met heel kleine poriën of ‘kooien’. Die kooien zijn met een doorsnee van 1,2 nanometer zó klein dat er maar ongeveer veertig watermoleculen in passen.

De kooitjes zijn waterafstotend en onderling met elkaar verbonden, zodat water zich kan verplaatsen van het ene kooitje naar het andere. Wanneer het materiaal een schok opvangt, duwt die het water in de waterafstotende kooien. Na de schok vloeit het water uit de kooien, waarna de cyclus opnieuw kan beginnen.

Snelle schok

Naast herbruikbaar bleek het nieuwe materiaal ook efficiënter te zijn, vooral bij snelle schokken. De sleutel achter dit mechanisme bleek de heel specifieke structuur. Doordat de kooien waterafstotend zijn, dringt water nooit zomaar erin binnen. Bij voldoende druk, bijvoorbeeld een mechanische schok, kunnen de eerste watermoleculen wel binnendringen. De waterstofbruggen die deze moleculen vormen, zorgen dat zich binnen de kooien kleine groepjes moleculen organiseren. Bij voldoende grote groepjes is het makkelijker voor de extra watermoleculen om zich bij hen te voegen door hun aantrekkingskracht.

Dit proces neemt tijd in beslag; tijd die er ook is als de botsing niet zo hard is. Maar er is niet voldoende tijd om zulke groepjes te vormen als de impact snel is. Daardoor is er dan nog meer energie nodig om het water in de kooien te laten binnendringen. Dit verklaart de hogere efficiëntie.

Kanshebber

Direct toepasbaar is het systeem nog niet. ‘Deze schokdemper heeft een vloeibare component. Voor de toepassing moet je goed nadenken waar je dat water kwijt moet’, zegt auteur Sven Rogge, verbonden aan het Centrum voor Moleculaire Modellering van de Universiteit Gent. Het water zit namelijk in een doos rondom het materiaal. ‘Ook weegt water veel meer dan klassieke materialen.’

Een voorbeeld van een klassiek materiaal dat als schokdemper kan dienen, is polystyreen. ‘Ons materiaal zal waarschijnlijk altijd duurder zijn dan polystyreen. Maar polystyreen is kapot na één keer botsen’, werpt Rogge op. ‘Wat betreft duurzaamheid is ons nieuwe poreuze materiaal zeker een kanshebber om een blijvertje te worden.’