Pesquisadores da North Carolina State University desenvolveram uma fibra que combina a elasticidade da borracha com a resistência de um metal, resultando em um material mais resistente que poderia ser incorporado à robótica suave, materiais de embalagem ou têxteis de última geração.

"Uma boa maneira de explicar o material é pensar em elásticos e fios de metal, "diz Michael Dickey, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e Professor de Engenharia Química e Biomolecular da Alcoa na NC State.

"Um elástico pode esticar muito, mas não é preciso muita força para esticá-lo, "Dickey diz." Um fio de metal requer muita força para esticá-lo, mas não exige muito esforço - ele quebra antes que você possa esticá-lo muito. Nossas fibras têm o melhor dos dois mundos. "

Os pesquisadores criaram fibras consistindo de um núcleo metálico de gálio envolto por uma bainha de polímero elástico. Quando colocado sob estresse, a fibra tem a resistência do núcleo de metal. Mas quando o metal quebra, a fibra não falha - a bainha de polímero absorve a tensão entre as rupturas no metal e transfere a tensão de volta para o núcleo de metal. Essa resposta é semelhante à maneira como o tecido humano mantém os ossos quebrados juntos.

"Cada vez que o núcleo de metal quebra, ele dissipa energia, permitindo que a fibra continue a absorver energia à medida que se alonga, "Dickey diz." Em vez de se partir em dois quando esticado, pode esticar até sete vezes seu comprimento original antes da falha, ao mesmo tempo que causa muitas rupturas adicionais no fio ao longo do caminho.

"Pensar de outra maneira, a fibra não se rompe e deixa cair um peso pesado. Em vez de, ao liberar energia repetidamente por meio de interrupções internas, a fibra diminui o peso lenta e continuamente. "

Em materiais, tenacidade é a capacidade de um material de absorver energia e deformar sem quebrar. Você pode pensar nisso como a quantidade de força que um material pode absorver à medida que é deformado ao longo da distância. A nova fibra é muito mais resistente do que o fio de metal ou a bainha de polímero por si só.

"Há muito interesse em materiais de engenharia para imitar a dureza da pele - e desenvolvemos uma fibra que ultrapassou a dureza da pele, mas ainda é elástica como a pele, "Dickey diz.

Além disso, o núcleo de gálio é condutor - embora perca sua condutividade quando o núcleo interno se rompe. As fibras também podem ser reutilizadas derretendo os núcleos de metal novamente.

"Usamos gálio para este trabalho de prova de conceito, mas as fibras podem ser ajustadas para alterar suas propriedades mecânicas, ou para reter a funcionalidade em temperaturas mais altas, usando diferentes materiais no núcleo e na casca, "Dickey diz.

"Esta é apenas uma prova de conceito, mas tem muito potencial. Estamos interessados ​​em ver como essas fibras podem ser usadas em robótica leve ou quando entrelaçadas em têxteis para várias aplicações. "

O papel, "Endurecimento de fibras elásticas por meio de fratura em série de um núcleo metálico, "é publicado na revista Avanços da Ciência .