Un nuevo material inteligente y sensible puede endurecerse como un músculo entrenado, dicen los ingenieros de la Universidad Estatal de Iowa que lo desarrollaron.
Destaca un músculo y se vuelve más fuerte. Estire mecánicamente el material gomoso, digamos con un giro o una curva, y el material se endurece automáticamente hasta en un 300 por ciento, dijeron los ingenieros. En las pruebas de laboratorio, los esfuerzos mecánicos transformaron una flexibilidadtira del material en un compuesto duro que pueda soportar 50 veces su propio peso.
Este nuevo material compuesto no necesita fuentes de energía externas como calor, luz o electricidad para cambiar sus propiedades. Y podría usarse de varias maneras, incluidas las aplicaciones en medicina e industria.
El material se describe en un artículo publicado recientemente en línea por la revista científica Horizontes de materiales . Los autores principales son Martin Thuo y Michael Bartlett, profesores asistentes de ciencias de los materiales e ingeniería del estado de Iowa. Los primeros autores son Boyce Chang y Ravi Tutika, estudiantes de doctorado del estado de Iowa en ciencias de los materiales e ingeniería. Chang también es estudiante asociado delLaboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU.
Los fondos iniciales de Iowa State para Thuo y Bartlett apoyaron el desarrollo del nuevo material. La beca de la facultad Black & Veatch de Thuo también ayudó a apoyar el proyecto.
El desarrollo del material combinó la experiencia de Thuo en partículas de metal líquido de tamaño micro con la experiencia de Bartlett en materiales blandos como gomas, plásticos y geles.
Es una combinación poderosa.
Los investigadores encontraron una forma simple y de bajo costo de producir partículas de metal subenfriado, es decir, metal que permanece líquido incluso por debajo de su temperatura de fusión. Se crean las partículas diminutas tienen solo 1 a 20 millonésimas de metro de diámetroal exponer las gotas de metal fundido al oxígeno, creando una capa de oxidación que recubre las gotas y evita que el metal líquido se vuelva sólido. También encontraron formas de mezclar las partículas de metal líquido con un material elastómero de goma sin romper las partículas.
Cuando este material híbrido está sujeto a tensiones mecánicas empujar, torcer, doblar, apretar, las partículas de metal líquido se rompen. El metal líquido fluye fuera de la cubierta de óxido, se fusiona y se solidifica.
"Puedes apretar estas partículas como un globo", dijo Thuo. "Cuando explotan, eso es lo que hace que el metal fluya y se solidifique".
El resultado, dijo Bartlett, es una "malla metálica que se forma dentro del material".
Thuo y Bartlett dijeron que el punto de inflexión se puede ajustar para hacer que el metal líquido fluya después de diferentes cantidades de tensión mecánica. El ajuste podría implicar cambiar el metal utilizado, cambiar el tamaño de las partículas o cambiar el material blando.
En este caso, las partículas de metal líquido contienen el metal de Field, una aleación de bismuto, indio y estaño. Pero Thuo dijo que otros metales también funcionarán.
"La idea es que no importa qué metal pueda obtener para enfriar, obtendrá el mismo comportamiento", dijo.
Los ingenieros dicen que el nuevo material podría usarse en medicina para apoyar tejidos delicados o en la industria para proteger sensores valiosos. También podría usarse en robótica suave y bioinspirada o en electrónica reconfigurable y portátil. La Fundación de Investigación de la Universidad Estatal de Iowa estrabajando para patentar el material y está disponible para la licencia.
"Un dispositivo con este material puede flexionarse hasta una cierta cantidad de carga", dijo Bartlett. "Pero si continúa estresándolo, el elastómero se endurecerá y detendrá o disminuirá estas fuerzas".
Y eso, dicen los ingenieros, es cómo están poniendo algo de músculo en su nuevo material inteligente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Iowa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :