Вчені розробили новий матеріал, який є таким же гнучким, як еластичний, але міцний, як сталь

Всі Новини

Американські вчені розробили нове високотехнологічне волокно, яке поєднує еластичність гуми з міцністю металу.

Більш міцний, непорушний матеріал імітує шкіру людини, але також проводить електрику і заживає після використання, що є важливим фактором для розтяжної електроніки та м'якої робототехніки.


Його також можна використовувати для пакувальних матеріалів або текстилю наступного покоління.

'Хороший спосіб пояснити матеріал - це подумати про гумки та металеві дроти', - сказав професор Майкл Дікі в Університеті штату Північна Кароліна .

ПЕРЕВІРИТИ: Хірурги успішно імплантують перше у світі ребро, надруковане 3D-зображенням, і планують зробити ще більше в майбутньому

«Гумка може розтягнутися дуже далеко, але для її розтягування не потрібно багато сил. Металевий дріт вимагає великої сили, щоб натягнути його, але він не може сильно напружуватись - він ламається, перш ніж ви зможете його натягнути дуже далеко. Наші волокна мають найкраще з обох світів '.


“Жорсткі матеріали, знайдені в природі, підтримують структурну цілісність багатьох біологічних тканин проти зовнішніх навантажень. Наприклад, колаген зміцнює шкіру в мережі, що складається з пучків волокон, які швидко та ефективно розсіюють енергію та запобігають поширенню порізів. М'язи людини зміцнюються за допомогою біомолекули титину, який розвертається оборотно, поглинаючи розтягуючі навантаження.

«Такі типи тканин не тільки повинні бути розтяжними, щоб забезпечити деформацію при розтягуванні, але також повинні бути жорсткими, щоб уникнути механічних руйнувань.


'Здатність імітувати ці властивості важлива як для практичних функцій (наприклад, упаковки та захисного обладнання), так і для нових додатків, що зазнають подовження (наприклад, розтяжна електроніка, м'яка робототехніка та електронна обшивка)'.

ПЕРЕГЛЯНУТИ: Окуляри Smart Caption дозволяють глухим глядачам безпосередньо дивитися театральних виконавців у прямому ефірі

Нове волокно має металеву серцевину з галію, оточену еластичною полімерною оболонкою, яка набагато міцніша, ніж сама металева дріт або полімерна оболонка.

При дії напруги волокно має міцність металевої серцевини, але коли метал розривається, волокно не руйнується, оскільки полімерна оболонка поглинає деформацію між розривами металу і передає напругу назад на металеву серцевину.


Ця реакція подібна до того, як людська тканина склеює зламані кістки.

'Кожного разу, коли металевий сердечник руйнується, він розсіює енергію, дозволяючи волокну продовжувати поглинати енергію в міру її подовження', - говорить Дікі. «Замість того, щоб розтягнутися на дві частини при розтягуванні, він може розтягнутися до семи разів більше своєї початкової довжини до поломки, одночасно викликаючи багато додаткових обривів дроту на цьому шляху.

БІЛЬШЕ: «Це не зовсім костюм людини-мурахи», але дослідники дізнаються, як зменшити об’єкти до 1000-го їх початкового розміру

«Якщо подумати про це по-іншому, волокно не зачепиться і не впаде велика вага. Натомість, багаторазово виділяючи енергію через внутрішні розриви, клітковина знижує вагу повільно і неухильно ».

Серцевина галію також є провідною, хоча вона втрачає свою провідність, коли внутрішнє ядро ​​руйнується - але волокна також можуть бути використані повторно, розплавивши металеві жили назад.

Відповідний автор дослідження сказав: 'Існує великий інтерес до інженерних матеріалів для імітації в'язкості шкіри - і ми розробили волокно, яке перевершило в'язкість шкіри, але при цьому все ще еластичне, як шкіра.

ПОВ'ЯЗАНІ: Вчені створюють надтонкий 'аркуш', який може заряджати наші телефони, збираючи Wi-Fi з повітря

«Ми використовували галій для доказу роботи, але волокна могли бути налаштовані на зміну їх механічних властивостей або збереження функціональності при більш високих температурах, використовуючи різні матеріали в серцевині та оболонці.

«Це лише доказ концепції, але він має великий потенціал. Нам цікаво подивитися, як ці волокна можуть бути використані в м'якій робототехніці або вплетені в текстиль для різних застосувань '.

Дослідження було опубліковане в журналі Наукові досягнення .

(ПЕРЕГЛЯНУТИнавчальне відео нижче)

Будьте впевнені та діліться новинами зі своїми друзями у соціальних мережах ...