Piłkarskie ochraniacze prof. Mikołaja Szafrana

- Dzisiaj ochraniacze należą do podstawowego wyposażenia każdego piłkarza. W dobrym ochraniaczu noga powinna oddychać. Musi on być lekki, przylegać do nogi, dostosowywać się do niej, a przede wszystkim chronić przed uderzeniem - wylicza w rozmowie z PAP prof. Mikołaj Szafran z Politechniki Warszawskiej.

Kierowany przez niego zespół opracował ochraniacze, które wszystkie te warunki spełniają z nawiązką. - Udało się nam przygotować materiały, których stopień absorbcji energii jest bardzo wysoki, dochodzi do 77 proc. W produkowanych do tej pory ochraniaczach, a przebadaliśmy ochraniacze kilkunastu firm, maksymalny poziom absorbcji wynosił około 50 proc. - podkreśla naukowiec.

Wysoki poziom absorbcji energii oznacza, że siła uderzenia, którą dotkliwie odczuwają np. kopnięci w kość piszczelową piłkarze, zostaje pochłonięta przez ochraniacz. - Idea jest taka, aby bardziej bolało tego co kopie, a nie tego, który jest kopany - mówi o wynalazku opracowanym na Politechnice Warszawskiej prof. Szafran.

Co ważne, w dostępnych komercyjnie ochraniaczach piłkarskich stopień absorpcji energii znacznie spada po kolejnym uderzeniu - do wartości w zakresie 25-70 proc. w stosunku do absorpcji zarejestrowanej po pierwszym uderzeniu. Zupełnie inaczej jest w przypadku ochraniaczy opracowanych na Politechnice Warszawskiej. W nich ten stopień praktycznie się nie zmienia i w dalszym ciągu utrzymuje się na poziomie znacznie powyżej 90 proc. w stosunku do stopnia absorpcji energii po pierwszym uderzeniu.

Nowe ochraniacze swoje właściwości zawdzięczają materiałowi, a dokładniej - "cieczy zagęszczanej ścinaniem". Choć nazwa brzmi tajemniczo, idea jest dość prosta. -To materiał, który zachowuje się jak ciecz, jeśli jest wolno mieszany, albo gdy działa na niego mała siła. Jednak w wyniku gwałtownego ruchu czy siły nacisku zyskuje właściwości charakterystyczne dla ciała stałego. Tego typu ciecze są znane od dawna, ale bardzo długo tę właściwość uznawano za wadę. Każdy minus można jednak zamienić na plus - zauważa rozmówca.

Aby uzyskać odpowiednie parametry takich cieczy naukowcy z Politechniki Warszawskiej wprowadzają m.in. różnego rodzaju modyfikatory i nanocząstki. W ten sposób wpływają np. na konsystencję materiału (który może przypominać rzadką śmietankę albo gęstą maź), szybkość ścinania, lepkość czy reakcję na ruch. - To czysto chemiczna robota - komentuje profesor.

- Musieliśmy też tak ukształtować ciecz, aby nie mogła spływać. Nad samą tą właściwością pracowaliśmy niemal przez rok - mówi prof. Mikołaj Szafran.

Na razie naukowcy przygotowali 10 par ochraniaczy, które przekazali do testowania piłkarzom m.in. z Podbeskidzia Bielska-Białej oraz Piasta Gliwice. Prof. Szafran zaznacza, że na reakcję i opinię sportowców trzeba jeszcze trochę poczekać. - Przygotowaliśmy kilka rodzajów i konstrukcji ochraniaczy, bo zmodyfikowaną ciecz można zamknąć pomiędzy warstwami materiału na kilka sposobów. Później może się okazać, że jedna osoba lepiej czuje się w jednym ochraniaczu, druga w zupełnie innym. Myślę jednak, że ten piłkarski test wiele nam wyjaśni - dodaje profesor.

W zależności od potrzeby opracowany na Politechnice Warszawskiej materiał można kształtować, nadając mu wiele różnych cech. Piłkarskie ochraniacze to zaledwie jedno z tysięcy zastosowań, bo materiał można wykorzystać np. w osłonach dla elektroniki czy robotów.

Na samym początku właściwości tej cieczy inżynierowie zaczęli stosować w kamizelkach kuloodpornych. - Normalnie zawierają one kilkadziesiąt warstw, co sprawia, że stają się ciężkie i mniej elastyczne. Dzięki wprowadzeniu naszej cieczy pomiędzy warstwy tkaniny liczbę tych warstw można zmniejszyć do zaledwie kilku - wyjaśnia prof. Mikołaj Szafran
 
Na zmodyfikowane ciecze naukowcy z Politechniki Warszawskiej mają już jedenaście zgłoszeń patentowych, w tym cztery na same piłkarskie ochraniacze. Swój wynalazek chcą objąć międzynarodową ochroną patentową, i zwiększyć skalę produkcji. - O ile wytworzenie takiej cieczy w skali laboratoryjnej nie sprawia problemów, to już testować trzeba ją w większej skali, co nastręcza trudności i wymaga nakładów finansowych. Liczymy, że pomogą nam w tym firmy, które się interesują naszymi produktami - komentuje rozmówca.

Już od 2012 roku nad piłkarskimi ochraniaczami zespół prof. Mikołaja Szafrana współpracuje z firmą Polsport z Bielska-Białej. - Optymistycznie zakładając w 2017 r. na rynku mogłoby się pojawić kilka tysięcy ochraniaczy, ale konkurencja jest ogromna - zastrzega.