Les scientifiques ont développé un nouveau matériau flexible et élastique mais aussi solide que l'acier

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Les scientifiques ont développé un nouveau matériau flexible et élastique mais aussi solide que l'acier

Par vhbazanm-- 10 mars 2019

Une nouvelle fibre high-tech allie 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 les mécanismes robotiques électriques et souples extensibles.

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

'Une bonne façon d'expliquer ce matériau est de penser aux bandes de caoutchouc et aux câbles métalliques', a déclaré Michael Dickey PhD à North Carolina State University.

«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 l'étirer, mais il ne supporte pas tellement sans se casser. Il se brise avant de pouvoir l'étirer beaucoup. Nos fibres ont le meilleur des deux mondes. »

«Les matériaux solides trouvés dans la nature préservent l'intégrité structurelle de divers tissus biologiques face aux charges externes. Le collagène, par exemple, renforce la peau dans un réseau composé de fibres regroupées qui dissipent rapidement et efficacement l'énergie et empêchent les coupures de s'étendre. Les muscles humains sont renforcés par des biomolécules de protéines appelées titines, qui sont déployées de manière réversible pour absorber les charges de tension.

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

«La capacité à imiter ces propriétés est importante 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'électronique extensible, les robots souples et la peau électronique)»

Cette nouvelle fibre a du gallium métal 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 des contraintes, la fibre a la force du centre métallique - mais lorsque le métal se casse, la fibre ne tombe pas en panne car la gaine en polymère absorbe la tension entre les ruptures et transfère la contrainte au centre du métal.

La réponse est similaire à la façon dont les tissus humains retiennent les os qui se cassent.

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

«Pour penser le contraire, la fibre ne se fendra pas et ne perdra pas un poids lourd. Au lieu de cela, en libérant de l'énergie à plusieurs reprises par le biais de pauses internes, la fibre diminue le poids lentement mais sûrement. »

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

L'auteur de l'étude correspondant dit: »Il y a beaucoup d'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 utilisons 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 au centre et sur le toit.

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

L'étude est publiée dans la revue Science Advances.

(REGARDEZ la vidéo éducative ci-dessous)

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-Traduit en espagnol par Aletheia Jurado

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