Znanstvenici su razvili novi materijal koji je fleksibilan poput elastičnog, ali žilav poput čelika

Sve Vijesti

Američki su znanstvenici razvili novo visokotehnološko vlakno koje kombinira elastičnost gume i čvrstoću metala.

Čvršći nelomljivi materijal oponaša ljudsku kožu, ali također provodi električnu energiju i sam se liječi nakon upotrebe, važni čimbenici za rastezljivu elektroniku i meku robotiku.


Također se može koristiti za ambalažne materijale ili tekstil sljedeće generacije.

'Dobar način objašnjavanja materijala je razmišljanje o gumenim vrpcama i metalnim žicama', rekao je profesor Michael Dickey na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline .

PROVJERI: Kirurzi uspješno ugrađuju prvo 3D rebro s 3D ispisom na svijetu - i planiraju učiniti još više u budućnosti

“Gumena traka može se protezati jako daleko, ali za njezino istezanje nije potrebna velika sila. Metalna žica zahtijeva veliku silu kako bi je razvukla, ali ne može se previše naprezati - pukne se prije nego što je možete jako razvući. Naša vlakna imaju najbolje iz oba svijeta. '


„Čvrsti materijali pronađeni u prirodi održavaju strukturnu cjelovitost mnogih bioloških tkiva protiv vanjskih opterećenja. Kolagen, na primjer, zateže kožu u mreži koja sadrži snop vlakana koja brzo i učinkovito rasipaju energiju i sprječavaju širenje posjekotina. Ljudski mišići ojačani su biomolekulom titin, koji se reverzibilno razvija kako bi apsorbirao vlačna opterećenja.

„Ove vrste tkiva ne samo da moraju biti rastezljive kako bi se prilagodile vlačnim deformacijama, već bi trebale biti i čvrste kako bi se izbjegli mehanički kvarovi.


'Sposobnost oponašanja ovih svojstava važna je kako za praktične funkcije (na primjer za pakiranje i zaštitnu opremu), tako i za nove aplikacije koje prolaze istezanje (na primjer rastezljiva elektronika, meka robotika i elektronička koža).'

GLEDATI: Pametne naočale omogućavaju gluhim članovima publike da izravno gledaju izvođače kazališta uživo

Novo vlakno ima jezgru od galijevog metala okruženu elastičnom polimernom ovojnicom, koja je daleko tvrđa od metalne žice ili od polimerne ovojnice.

Kada su izložena naprezanju, vlakno ima čvrstoću metalne jezgre - ali kad se metal pukne, vlakno ne propada, jer polimerni omotač apsorbira naprezanje između prekida u metalu i stres vraća natrag na metalnu jezgru.


Ovaj je odgovor sličan načinu na koji ljudsko tkivo drži slomljene kosti.

'Svaki put kad se metalna jezgra slomi, ona rasipa energiju, omogućujući tako da vlakno nastavlja apsorbirati energiju dok se izdužuje', kaže Dickey. “Umjesto da se rastegne na dvoje kad se razvuče, može se protezati i do sedam puta više od svoje izvorne duljine prije kvara, a usput uzrokuje mnogo dodatnih prekida žice.

VIŠE: 'Nije sasvim odijelo čovjeka mrava', ali istraživači otkrivaju kako smanjiti predmete na 1000. njihove izvorne veličine

“Da razmišljam o tome na drugi način, vlakno se neće puknuti i ispustiti veliku težinu. Umjesto toga, puštajući energiju više puta kroz unutarnje prekide, vlakno polako i postojano smanjuje težinu. '

Galijeva jezgra je također provodljiva, iako gubi provodljivost kad se unutarnja jezgra razbije - ali vlakna se mogu ponovno koristiti i topljenjem metalnih jezgri.

Dopisni autor studije rekao je: 'Postoji veliko zanimanje za inženjerske materijale koji oponašaju žilavost kože - a mi smo razvili vlakno koje je nadmašilo žilavost kože, a opet je elastično poput kože.

POVEZANO: Znanstvenici stvaraju supertanak 'list' koji bi mogao puniti naše telefone bereći Wifi iz zraka

„Za ovaj dokaz konceptualnog rada koristili smo galij, ali vlakna su mogla biti podešena tako da mijenjaju svoja mehanička svojstva ili zadržavaju funkcionalnost na višim temperaturama, koristeći različite materijale u jezgri i ljusci.

„Ovo je samo dokaz koncepta, ali ima puno potencijala. Zanima nas kako bismo mogli vidjeti kako se ta vlakna mogu koristiti u mekoj robotici ili kada se utkaju u tekstil za razne primjene. '

Studija je objavljena u časopisu Napredak u znanosti .

(GLEDATIobrazovni video u nastavku)

Budite sigurni i podijelite vijesti sa svojim prijateljima na društvenim mrežama ...