I ricercatori dell'UT Dallas hanno creato nuove strutture che sfruttano le proprietà elettromeccaniche di specifiche nanofibre per allungarsi fino a sette volte la loro lunghezza, pur rimanendo più duro del Kevlar.

Queste strutture assorbono fino a 98 joule per grammo. Kevlar, spesso utilizzato per realizzare giubbotti antiproiettile, può assorbire fino a 80 joule per grammo. I ricercatori sperano che un giorno le strutture formeranno materiale in grado di rinforzarsi nei punti di forte stress e che potrebbero essere utilizzate negli aeroplani militari o in altre applicazioni di difesa.

In uno studio pubblicato da Materiali e interfacce applicati ACS , una rivista dell'American Chemical Society, i ricercatori hanno intrecciato le nanofibre in filati e bobine. L'elettricità generata allungando la nanofibra attorcigliata ha formato un'attrazione 10 volte più forte di un legame idrogeno, che è considerata una delle forze più forti che si formano tra le molecole.

I ricercatori hanno cercato di imitare il loro precedente lavoro sull'azione piezoelettrica (come la pressione forma le cariche elettriche) delle fibre di collagene presenti all'interno dell'osso nella speranza di creare materiali ad alte prestazioni in grado di rinforzarsi, disse il dottor Majid Minary, un assistente professore di ingegneria meccanica presso la Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science dell'Università e autore senior dello studio.

"Abbiamo riprodotto questo processo nelle nanofibre manipolando la creazione di cariche elettriche per ottenere un peso leggero, flessibile, ma materiale resistente, " disse Minario, che è anche membro dell'Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute. "Il nostro Paese ha bisogno di tali materiali su larga scala per applicazioni industriali e di difesa".

Per il loro esperimento, i ricercatori hanno prima filato le nanofibre da un materiale noto come fluoruro di polivinilidene (PVDF) e il suo copolimero, trifluoroetilene fluoruro di polivinvyliden (PVDF-TrFE).

I ricercatori hanno poi attorcigliato le fibre in filati, e poi ha continuato a torcere il materiale in bobine.

"È letteralmente contorto, lo stesso processo di base utilizzato nella fabbricazione del cavo convenzionale, " disse Minario.

I ricercatori hanno quindi misurato le proprietà meccaniche del filato e delle bobine, ad esempio fino a che punto può allungarsi e quanta energia può assorbire prima del cedimento.

"Il nostro esperimento è la prova del concetto che le nostre strutture possono assorbire più energia prima del guasto rispetto ai materiali convenzionalmente utilizzati nelle armature antiproiettile, " Minary ha detto. "Noi crediamo, modellato sull'osso umano, che questa flessibilità e forza derivano dall'elettricità che si verifica quando queste nanofibre vengono attorcigliate".

Il prossimo passo nella ricerca è quello di realizzare strutture più grandi dai filati e dalle bobine, Minario ha detto.