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

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

Par Good News Network - 27 févr.2019

Une nouvelle fibre de haute technologie qui combine l'élasticité du caoutchouc avec la résistance d'un métal a été développée par des scientifiques américains.

Le matériau incassable plus dur imite la peau humaine mais conduit également l'électricité et se guérit après utilisation, facteurs importants pour l'électronique extensible et la robotique douce.

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Il pourrait également être utilisé pour les matériaux d'emballage ou les textiles de prochaine génération.

'Une bonne façon d'expliquer le matériau est de penser aux élastiques et aux fils métalliques', a déclaré le professeur Michael Dickey de la North Carolina State University.

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«Un élastique peut s'étirer très loin, mais il ne faut pas beaucoup de force pour l'étirer. Un fil métallique nécessite beaucoup de force pour l'étirer, mais il ne peut pas prendre beaucoup de tension - il se brise avant de pouvoir l'étirer très loin. Nos fibres ont le meilleur des deux mondes. »

«Les matériaux résistants trouvés dans la nature préservent l'intégrité structurelle de nombreux tissus biologiques contre les charges externes. Le collagène, par exemple, durcit la peau dans un réseau comprenant des fibres regroupées qui dissipent rapidement et efficacement l'énergie et empêchent les coupures de se propager. Le muscle humain est renforcé par la titine de biomolécule, qui se déplie de manière réversible pour absorber les charges de traction.

«Ces types de tissus doivent non seulement être extensibles pour s'adapter à la déformation en traction, mais ils doivent également être résistants pour éviter les défaillances mécaniques.

«La capacité à imiter ces propriétés est importante pour les fonctions pratiques (par exemple, l'emballage et les équipements de protection) et les applications émergentes qui subissent un allongement (par exemple l'électronique extensible, la robotique douce et la peau électronique).»

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La nouvelle fibre a une âme en gallium métallique entourée d'une gaine polymère élastique, qui est beaucoup plus résistante que le fil métallique ou la gaine polymère seule.

Lorsqu'elle est soumise à une contrainte, la fibre a la résistance du noyau 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 du métal et transfère la contrainte au noyau métallique.

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

«Chaque fois que le noyau métallique se casse, il dissipe de l'énergie, permettant à la fibre de continuer à absorber l'énergie à mesure qu'elle s'allonge», explique Dickey. «Au lieu de se briser en deux lorsqu'il est étiré, il peut s'étirer jusqu'à sept fois sa longueur d'origine avant la défaillance, tout en provoquant de nombreuses ruptures supplémentaires dans le fil en cours de route.

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«Pour y penser autrement, la fibre ne se cassera 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 abaisse le poids lentement et régulièrement.

Le noyau de gallium est également conducteur, bien qu'il perd sa conductivité lorsque le noyau interne se casse - mais les fibres peuvent également être réutilisées en faisant fondre les noyaux métalliques ensemble.

L'auteur correspondant de l'étude a déclaré: `` Il y a beaucoup d'intérêt pour les matériaux d'ingénierie pour imiter la ténacité de la peau - et nous avons développé une fibre qui a dépassé la ténacité de la peau tout en restant élastique comme la peau.

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«Nous avons utilisé du gallium pour ce travail de preuve de concept, mais les fibres pourraient être ajustées pour modifier leurs propriétés mécaniques ou pour conserver leur fonctionnalité à des températures plus élevées, en utilisant différents matériaux dans le noyau et la coque.

«Ce n'est qu'une preuve de concept, mais elle recèle beaucoup de potentiel. Nous sommes intéressés de voir comment ces fibres pourraient être utilisées en robotique douce ou lorsqu'elles sont tissées dans des textiles pour diverses applications. »

L'étude a été publiée dans la revue Avancées scientifiques.

(REGARDER la vidéo éducative ci-dessous)

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