Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una fibra que combina la elasticidad del caucho con la resistencia de un metal, lo que resulta en un material más resistente que podría incorporarse a la robótica blanda, los materiales de embalaje o los textiles de próxima generación.
"Una buena manera de explicar el material es pensar en bandas de goma y alambres de metal", dice Michael Dickey, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor de Alcoa de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State.
"Una banda de goma puede estirarse muy lejos, pero no se necesita mucha fuerza para estirarla", dice Dickey. "Un alambre de metal requiere mucha fuerza para estirarla, pero no puede soportar mucha tensión -se rompe antes de que puedas estirarlo mucho. Nuestras fibras tienen lo mejor de ambos mundos ".
Los investigadores crearon fibras que consisten en un núcleo de metal de galio rodeado por una cubierta elástica de polímero. Cuando se coloca bajo tensión, la fibra tiene la fuerza del núcleo de metal. Pero cuando el metal se rompe, la fibra no falla: el polímerola vaina absorbe la tensión entre las roturas en el metal y transfiere el estrés al núcleo metálico. Esta respuesta es similar a la forma en que el tejido humano mantiene unidos los huesos rotos.
"Cada vez que el núcleo de metal se rompe, disipa energía, permitiendo que la fibra continúe absorbiendo energía a medida que se alarga", dice Dickey. "En lugar de romperse en dos cuando se estira, puede estirarse hasta siete veces su longitud original antes de fallar"., al tiempo que provoca muchas roturas adicionales en el cable a lo largo del camino.
"Pensándolo de otra manera, la fibra no se romperá ni soltará un peso pesado. En cambio, al liberar energía repetidamente a través de pausas internas, la fibra reduce el peso lenta y constantemente".
En los materiales, la tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse sin romperse. Puede pensar en ella como la cantidad de fuerza que puede absorber un material a medida que se deforma a lo largo de la distancia. La nueva fibra es mucho más resistente que el metalalambre o la funda de polímero por sí sola.
"Hay mucho interés en los materiales de ingeniería para imitar la dureza de la piel, y hemos desarrollado una fibra que ha superado la dureza de la piel pero que sigue siendo elástica como la piel", dice Dickey.
Además, el núcleo de galio es conductivo, aunque pierde su conductividad cuando se rompe el núcleo interno. Las fibras también se pueden reutilizar fundiendo los núcleos de metal de nuevo.
"Usamos galio para este trabajo de prueba de concepto, pero las fibras podrían ajustarse para alterar sus propiedades mecánicas o para mantener la funcionalidad a temperaturas más altas, utilizando diferentes materiales en el núcleo y la cubierta", dice Dickey.
"Esto es solo una prueba de concepto, pero tiene mucho potencial. Estamos interesados en ver cómo estas fibras podrían usarse en robótica suave o cuando se tejen en textiles para diversas aplicaciones".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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