I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato una fibra che combina l'elasticità della gomma con la forza di un metallo, risultando in un materiale più duro che potrebbe essere incorporato nella robotica morbida, materiali da imballaggio o tessili di nuova generazione.

"Un buon modo per spiegare il materiale è pensare a elastici e fili metallici, "dice Michael Dickey, autore corrispondente di un articolo sul lavoro e professore Alcoa di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State.

"Un elastico può estendersi molto lontano, ma non ci vuole molta forza per allungarlo, " Dickey dice. "Un filo di metallo richiede molta forza per allungarlo, ma non può richiedere molto sforzo:si rompe prima che tu possa allungarlo molto lontano. Le nostre fibre hanno il meglio di entrambi i mondi".

I ricercatori hanno creato fibre costituite da un nucleo metallico di gallio circondato da una guaina polimerica elastica. Quando posto sotto stress, la fibra ha la forza dell'anima metallica. Ma quando il metallo si rompe, la fibra non si guasta:la guaina polimerica assorbe lo sforzo tra le rotture nel metallo e trasferisce lo stress all'anima metallica. Questa risposta è simile al modo in cui il tessuto umano tiene insieme le ossa rotte.

"Ogni volta che il nucleo metallico si rompe dissipa energia, permettendo alla fibra di continuare ad assorbire energia mentre si allunga, " Dickey dice. "Invece di spezzarsi in due quando allungato, può allungarsi fino a sette volte la sua lunghezza originale prima del fallimento, causando molte ulteriori interruzioni nel filo lungo il percorso.

"Per pensarla in un altro modo, la fibra non si spezzerà e non farà cadere un peso elevato. Anziché, rilasciando energia ripetutamente attraverso pause interne, la fibra abbassa il peso lentamente e costantemente."

Nei materiali, la tenacità è la capacità di un materiale di assorbire energia e deformarsi senza rompersi. Puoi pensarlo come la quantità di forza che un materiale può assorbire mentre si deforma a distanza. La nuova fibra è molto più resistente del filo metallico o della guaina polimerica da sola.

"C'è molto interesse nei materiali tecnici per imitare la durezza della pelle e abbiamo sviluppato una fibra che ha superato la durezza della pelle ma è ancora elastica come la pelle, "Dice dice.

Inoltre, il nucleo di gallio è conduttivo, anche se perde la sua conduttività quando il nucleo interno si rompe. Le fibre possono anche essere riutilizzate fondendo di nuovo insieme le anime metalliche.

"Abbiamo usato il gallio per questo lavoro di prova del concetto, ma le fibre potrebbero essere sintonizzate per alterare le loro proprietà meccaniche, o per mantenere la funzionalità a temperature più elevate, utilizzando materiali diversi nel nucleo e nel guscio, "Dice dice.

"Questa è solo una prova del concetto, ma ha un grande potenziale. Siamo interessati a vedere come queste fibre potrebbero essere utilizzate nella robotica morbida o quando vengono tessute in tessuti per varie applicazioni".

La carta, "Indurimento delle fibre estensibili tramite fratturazione seriale di un'anima metallica, " è pubblicato sulla rivista Progressi scientifici .