Vědci vyvinuli nový materiál, který je stejně pružný jako elastický, ale odolný jako ocel

Všechny Novinky

Američtí vědci vyvinuli nové high-tech vlákno, které kombinuje pružnost gumy s pevností kovu.

Tvrdší nerozbitný materiál napodobuje lidskou pokožku, ale také vede elektřinu a uzdravuje se po použití, což jsou důležité faktory pro roztažitelnou elektroniku a měkkou robotiku.


Mohlo by to být také použito pro obalové materiály nebo textilie nové generace.

'Dobrým způsobem, jak vysvětlit materiál, je myslet na gumičky a kovové dráty,' řekl profesor Michael Dickey na North Carolina State University .

PŘEKONTROLOVAT: Lékaři úspěšně implantují první 3D vytištěné žebro na světě - a plánují v budoucnu dělat ještě více

'Gumička se může protáhnout velmi daleko, ale protáhnout ji nevyžaduje velkou sílu.' Kovový drát vyžaduje k jeho roztažení velkou sílu, ale nemůže se příliš namáhat - zlomí se, než jej můžete natáhnout velmi daleko. Naše vlákna mají to nejlepší z obou světů. “


'Tvrdé materiály nalezené v přírodě udržují strukturální integritu mnoha biologických tkání proti vnějšímu zatížení.' Kolagen například zpevňuje pokožku v síti složené z vláken, která rychle a účinně rozptylují energii a zabraňují šíření řezů. Lidský sval je posílen biomolekulou titin, který se reverzibilně odvíjí a absorbuje tahové zatížení.

'Tyto typy tkání musí být nejen roztažitelné, aby se přizpůsobily deformaci v tahu, ale měly by být také odolné, aby se zabránilo mechanickému selhání.'


„Schopnost napodobit tyto vlastnosti je důležitá jak pro praktické funkce (například obaly a ochranné prostředky), tak pro nové aplikace, které podléhají prodloužení (například roztažitelná elektronika, měkká robotika a elektronická kůže).“

HODINKY: Brýle s inteligentními titulky umožňují neslyšícím divákům přímo sledovat živé účinkující v divadle

Nové vlákno má kovové jádro galia obklopené elastickým polymerním pláštěm, který je mnohem tužší než samotný kovový drát nebo polymerní plášť.

Když je vlákno vystaveno stresu, má pevnost kovového jádra - ale když se kov zlomí, vlákno nezklame, protože polymerní plášť absorbuje napětí mezi prasknutími v kovu a přenáší napětí zpět na kovové jádro.


Tato reakce je podobná způsobu, jakým lidská tkáň drží pohromadě zlomené kosti.

'Pokaždé, když se kovové jádro rozbije, rozptýlí energii a umožní vláknu, aby pokračovalo v absorpci energie, jak se prodlužuje,' říká Dickey. 'Místo toho, aby se při natažení zacvaklo na dvě části, může se před selháním natáhnout až sedmkrát oproti původní délce, a přitom způsobit mnoho dalších zlomů drátu podél cesty.'

VÍCE: „Není to docela oblek Ant-Mana“, ale vědci objevují, jak zmenšit objekty na 1 000. jejich původní velikost

'Když o tom přemýšlíme jiným způsobem, vlákno se nezachytí a neztratí velkou váhu.' Místo toho opakovaným uvolňováním energie prostřednictvím vnitřních zlomů vlákno pomalu a stabilně snižuje váhu. “

Galiové jádro je také vodivé, i když ztrácí svoji vodivost, když se vnitřní jádro rozbije - ale vlákna lze také znovu použít roztavením kovových jader dohromady.

Odpovídající autor studie uvedl: „Existuje velký zájem o technické materiály, které napodobují houževnatost pokožky - a vyvinuli jsme vlákno, které překonalo houževnatost pokožky, a přesto je stále elastické jako kůže.

PŘÍBUZNÝ: Vědci vytvářejí velmi tenký „list“, který by mohl nabíjet naše telefony získáváním Wi-Fi ze vzduchu

'Pro tento důkaz koncepční práce jsme použili gallium, ale vlákna mohla být vyladěna tak, aby změnila své mechanické vlastnosti nebo aby si zachovala funkčnost při vyšších teplotách, použitím různých materiálů v jádru a plášti.

'Je to jen důkaz koncepce, ale má to velký potenciál.' Zajímá nás, jak by tato vlákna mohla být použita v měkké robotice nebo při tkaní do textilií pro různé aplikace. “

Studie byla zveřejněna v časopise Vědecké zálohy .

(HODINKYvzdělávací video níže)

Buďte si jisti a sdílejte novinky se svými přáteli na sociálních médiích ...