Des chercheurs de la North Carolina State University ont mis au point une fibre qui allie l’élasticité du caoutchouc à la résistance d’un métal, créant ainsi un matériau plus résistant pouvant être intégré à la robotique douce, aux matériaux d’emballage ou aux textiles de nouvelle génération.
«Un bon moyen d’expliquer le matériau est de penser aux élastiques et aux fils métalliques», explique Michael Dickey, auteur correspondant d’un article sur le travail et professeur Alcoa de génie chimique et biomoléculaire à NC State.
«Un élastique peut aller très loin, mais cela ne demande pas beaucoup de force», dit Dickey. «Un fil métallique nécessite beaucoup de force pour l’étirer, mais il ne peut pas supporter beaucoup d’efforts. Il se rompt avant de pouvoir l’étirer très loin. Nos fibres ont le meilleur des deux mondes. ”
Les chercheurs ont créé des fibres constituées d’un noyau en métal gallium entouré d’une gaine en polymère élastique. Lorsqu’elle est soumise à des contraintes, la fibre a la force du noyau métallique. Mais lorsque le métal se casse, la fibre ne se déchire pas – la gaine en polymère absorbe la contrainte entre les ruptures du métal et reporte les contraintes sur le noyau métallique. Cette réponse est similaire à la façon dont les tissus humains maintiennent ensemble les os brisés.
Chaque fois que le noyau métallique se casse, il dissipe de l’énergie, permettant ainsi à la fibre de continuer à absorber de l’énergie à mesure qu’elle s’allonge», explique Dickey. «Au lieu de se fendre en deux lorsqu’elle est tendue, elle peut s’étirer jusqu’à sept fois sa longueur initiale avant une panne, tout en causant de nombreuses ruptures supplémentaires du fil le long du parcours.
«En d’autres termes, la fibre ne cèdera pas et ne lâchera pas un poids lourd. Au lieu de cela, en libérant de l’énergie de manière répétée par le biais de ruptures internes, la fibre réduit le poids lentement et régulièrement. ”
Dans les matériaux, la ténacité est la capacité d’un matériau à absorber de l’énergie et à se déformer sans se rompre. La nouvelle fibre est beaucoup plus résistante que le fil métallique ou la gaine de polymère seule.
«Les matériaux d’ingénierie suscitent beaucoup d’intérêt pour imiter la dureté de la peau – et nous avons développé une fibre qui a surpassé la dureté de la peau tout en restant élastique, comme la peau», déclare Dickey.
De plus, le noyau de gallium est conducteur – bien qu’il perde de sa conductivité lorsque le noyau interne se casse. Les fibres peuvent également être réutilisées en fusionnant les noyaux métalliques.
«Nous avons utilisé du gallium pour ce travail de validation technique, mais les fibres pourraient être ajustées pour modifier leurs propriétés mécaniques ou conserver leur fonctionnalité à des températures plus élevées, en utilisant différents matériaux dans le noyau et dans la coque», explique Dickey.
«Ce n’est qu’une preuve de concept, mais il y a beaucoup de potentiel. Nous sommes intéressés de voir comment ces fibres pourraient être utilisées dans la robotique douce ou lorsqu’elles sont tissées dans des textiles pour diverses applications. ”
Source: https://news.ncsu.edu– 22/02/19