Ίνα με ελαστικότητα καουτσούκ και αντοχή μετάλλου

Ίνα με ελαστικότητα καουτσούκ και αντοχή μετάλλου

Ερευνητές του North Carolina State University ανέπτυξαν μια ίνα που συνδυάζει την ελαστικότητα του καουτσούκ με την αντοχή ενός μετάλλου, με αποτέλεσμα ένα υλικό που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ευρέως σε μαλακά ρομπότ, συσκευασίες και υφάσματα νέας γενιάς.

«Ένας καλός τρόπος να εξηγήσουμε το υλικό είναι να σκεφτεί κανείς μεταλλικά καλώδια και λαστιχάκια» λέει ο Μάικλ Ντίκι, corresponding author σε σχετικό επιστημονικό άρθρο. «Ένα λαστιχάκι μπορεί να τεντωθεί πολύ, αλλά δεν χρειάζεται πολλή δύναμη για να το τεντώσεις. Ένα μεταλλικό καλώδιο απαιτεί πολλή δύναμη για να το τεντώσεις, αλλά δεν μπορεί να τεντωθεί πολύ… Οι ίνες μας έχουν τα καλύτερα χαρακτηριστικά και των δύο» περιγράφει.

Οι ερευνητές δημιούργησαν ίνες που αποτελούνται από έναν πυρήνα γαλλίου, ο οποίος περιτριγυρίζεται από μια «θήκη» ελαστικού πολυμερούς. Όταν ασκείται δύναμη, η ίνα έχει την αντοχή του πυρήνα. Αλλά όταν το μέταλλο σπάει, η ίνα δεν το συνοδεύει σε αυτό, καθώς η «θήκη» απορροφά τη δύναμη μεταξύ των σπασιμάτων στο μέταλλο, και τη μεταφέρει πίσω στον μεταλλικό πυρήνα, σε μια διαδικασία που είναι πολύ παρόμοια με το πώς ο ανθρώπινος ιστός συγκρατεί τα σπασμένα κόκαλα. «Κάθε φορά που ο μεταλλικός πυρήνας σπάει, διασκορπίζει ενέργεια, επιτρέποντας στην ίνα να συνεχίσει να απορροφά ενέργεια καθώς εκτείνεται» λέει ο Ντίκι. «Αντί να σπάει στα δύο όταν τεντώνεται, μπορεί να τεντωθεί μέχρι και επτά φορές το αρχικό μήκος του πριν καταρρεύσει, ενώ παράλληλα προκαλεί πολλά επιπρόσθετα σπασίματα στο καλώδιο… Για να το πούμε αλλιώς, η ίνα δεν σπάει, αφήνοντας να πέσει ένα μεγάλο βάρος. Αντ' αυτού, απελευθερώνοντας επανειλημμένα ενέργεια, μέσω εσωτερικών σπασιμάτων, η ίνα κατεβάζει το βάρος αργά και σταθερά» σημειώνει.

Σύμφωνα με τον Ντίκι, είναι πολύ μεγάλο το ενδιαφέρον για υλικά που μπορούν να μιμούνται το δέρμα, και το συγκεκριμένο είναι πιο ανθεκτικό από αυτό, μα ταυτόχρονα ελαστικό σαν αυτό. Επιπλέον, ο πυρήνας γαλλίου είναι αγώγιμος, αν και χάνει την αγωγιμότητά του όταν ο εσωτερικός πυρήνας σπάει. Οι ίνες μπορούν επίσης να επαναχρησιμοποιηθούν λιώνοντας τους πυρήνες και ενώνοντάς τους ξανά.