Les scientifiques ont mis au point un nouveau matériau flexible et élastique mais solide comme l'acier

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Une nouvelle fibre high-tech associe l'élasticité du caoutchouc à la résistance du métal. Il a été développé par des scientifiques aux États-Unis.

Le matériau solide et incassable simule la peau humaine mais conduit également l'électricité et se répare après utilisation, facteurs importants pour des mécanismes électriques robotiques et extensibles lisses.

Il peut également être utilisé comme matériau d'emballage ou comme nouvelle génération de textiles.



'Un bon moyen d'expliquer ce matériau est de penser aux bandes de caoutchouc et aux câbles métalliques', a déclaré Michael Dickey, PhD en Université d'État de Caroline du Nord .

«Un élastique peut s'étirer beaucoup, mais il ne faut pas beaucoup de force pour l'étirer. Un câble métallique nécessite beaucoup de force pour s'étirer, mais il ne peut pas en supporter autant sans se rompre. Il se brise avant que vous ne puissiez l'étirer trop loin. Nos fibres ont le meilleur des deux mondes. '

«Les matériaux solides trouvés dans la nature maintiennent l'intégrité structurelle de divers tissus biologiques face aux charges externes. Le collagène, par exemple, renforce la peau en un réseau composé de fibres groupées qui dissipent rapidement et efficacement l'énergie et empêchent les coupures de se dilater. Les muscles humains sont renforcés par des biomolécules protéiques appelées titines, qui se déplient de manière réversible pour absorber les charges de traction.

'Ces types de tissus doivent non seulement s'étirer pour s'adapter aux déformations serrées, mais doivent également être solides pour éviter les dommages mécaniques.'

'La capacité d'imiter ces propriétés est importante à la fois pour les fonctions pratiques (par exemple, les protecteurs d'emballage et les protecteurs d'équipement) et les applications émergentes qui souffrent d'étirement (par exemple, l'étirement électronique, la peau douce robotique et électronique)'

Cette nouvelle fibre a du gallium métallique au centre entouré d'un polymère élastique, qui est beaucoup plus résistant que celui d'un câble métallique ou d'une gaine polymère seule.

Lorsqu'elle est exposée à une contrainte, la fibre a la résistance du centre métallique - mais lorsque le métal se fissure, la fibre ne se rompt pas car la gaine polymère absorbe la contrainte entre les ruptures et transfère la contrainte vers le centre métallique.

La réponse est similaire à la façon dont les tissus humains maintiennent les os brisés ensemble.

«Chaque fois que le centre de ce métal se brise, il dissipe de l'énergie, permettant à la fibre de continuer à absorber l'énergie en s'allongeant», explique Dickey. «Au lieu de se casser en deux lorsqu'il est étiré, il peut s'étirer jusqu'à sept fois sa taille d'origine avant de tomber en panne, tout en provoquant plusieurs ruptures supplémentaires dans le câble en cours de route.

«Pour penser autrement, la fibre ne se fend pas ou ne laisse pas tomber un poids lourd. Au lieu de cela, en libérant de l'énergie à plusieurs reprises par des pauses internes, la fibre diminue lentement mais sûrement le poids. '

Le centre du gallium est également conducteur, mais perd sa conductivité lorsque le centre interne se brise. Mais les fibres peuvent être réutilisées en faisant fondre le centre du métal qui les réunit à nouveau.

L'auteur de l'étude correspondante déclare: »Il y a un grand intérêt technique pour les matériaux qui imitent la résistance de la peau. Et nous avons développé une fibre qui dépasse la résistance de la peau mais qui reste élastique comme la peau.

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«Nous avons utilisé du gallium pour prouver que ce concept fonctionne, mais les fibres peuvent être tournées pour modifier leurs propriétés mécaniques, ou conserver leur fonctionnalité à des températures élevées, en utilisant différents matériaux dans le noyau et sur le couvercle.

«Ce n'est qu'une preuve de concept, mais il a beaucoup de potentiel. Nous souhaitons voir comment ces fibres peuvent être utilisées dans la robotique douce ou lorsqu'elles sont tissées dans des textiles pour diverses applications.

L'étude est publiée dans la revue Progrès scientifiques .

(REGARDEZla vidéo éducative ci-dessous)

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-Traduit en espagnol par Aletheia Jurado