22 juillet 2021 9h50 22 juillet 2021 9h50
Les chercheurs ont développé un casque de vélo plus protecteur avec une coque extérieure en Elium, une résine thermoplastique absorbant l’énergie renforcée de fibre de carbone.
Développé par une équipe de NTU Singapour et des partenaires d’Arkema, le prototype de casque est censé réduire la quantité d’énergie transférée à la tête d’un cycliste en cas d’accident, réduisant ainsi les risques de blessures graves.
Elium a été développé par Arkema et l’équipe NTU – y compris la chercheuse Dr Bhudolia Somen Kumar, l’associé de recherche Goram Gohel et l’étudiante en Master Elisetty Shanmuga – a travaillé avec la société française pour développer un procédé de moulage pour le matériau.
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« Notre partenariat avec Arkema est motivé par la volonté de développer un nouveau type de casque plus solide et plus sûr pour les cyclistes », a déclaré le chercheur responsable, le professeur agrégé Leong Kah Fai de la School of Mechanical and Aerospace Engineering. « Il a été prouvé à maintes reprises que les casques jouent un rôle essentiel dans la réduction de la gravité des blessures et du nombre de décès. Notre prototype de casque a été soumis à une série de tests de référence internationale et a démontré sa capacité à offrir une meilleure protection aux cyclistes par rapport aux casques conventionnels.
Les résultats de l’équipe de recherche ont été publiés dans Composites Part B: Engineering.
La coque extérieure d’un casque de vélo est généralement fabriquée à partir d’un plastique produit en série comme le polycarbonate et sous elle se trouve une couche de mousse de polystyrène expansé. La coque extérieure est conçue pour se fissurer lors de l’impact afin de dissiper l’énergie sur toute la surface du casque. La couche de mousse se comprime et absorbe alors la majeure partie de l’énergie d’impact de sorte que moins d’énergie est transférée à la tête.
Le casque composite de l’équipe remplace la coque extérieure conventionnelle en polycarbonate par un autre en Elium renforcé de fibre de carbone.
Ce renfort est censé rendre la coque extérieure plus résistante, plus rigide et moins cassante qu’une coque en polycarbonate. Cela augmente également le temps de contact du casque, qui est le temps total d’impact pendant lequel le casque subit une charge d’impact.
« Lorsque le casque heurte une surface à grande vitesse, nous avons remarqué qu’il y a une déformation avec la défaillance de la propagation de la coque composite, ce qui signifie que la coque extérieure prend plus de charge et absorbe plus d’énergie », a déclaré le Dr Somen dans un communiqué. « C’est ce que vous voulez vraiment – plus l’impact est absorbé par la coque, moins il en atteint la mousse, et donc il y a moins d’impact global sur la tête. Nous avons constaté que dans les casques en polycarbonate existants, environ 75 % de l’énergie est absorbée par la mousse. Ce n’est pas idéal car la mousse est en contact direct avec la tête humaine.
Selon NTU Singapore, la coque du casque en composite de l’équipe a absorbé plus de 50% de l’énergie d’impact lors des tests, laissant la mousse absorber beaucoup moins d’énergie à environ 35%.
En plus d’être plus sûr, le casque prototype serait plus facile à produire. Elium est liquide à température ambiante, ce qui lui permet d’être moulé à température ambiante contrairement aux autres coques composites à base de thermoplastique qui nécessitent un traitement à plus haute température.
Les chercheurs du NTU travaillent avec Arkema pour commercialiser le procédé de fabrication du casque, ce qui permettrait aux fabricants intéressés de les produire. Assoc Prof Leong a déclaré que les casques produits grâce à leur méthode offriraient la même protection que les casques de haut niveau actuels, mais potentiellement au prix des casques de niveau intermédiaire (100 $ à 150 $).
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