Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una fibra que combina la elasticidad del caucho con la resistencia de un metal, dando como resultado un material más resistente que podría incorporarse a la robótica suave, materiales de embalaje o textiles de última generación.

"Una buena forma de explicar el material es pensar en bandas de goma y alambres de metal, "dice Michael Dickey, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor Alcoa de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State.

"Una goma elástica puede estirarse mucho, pero no hace falta mucha fuerza para estirarlo, "Dice Dickey." Un alambre de metal requiere mucha fuerza para estirarlo, pero no soporta mucha tensión, se rompe antes de que puedas estirarlo mucho. Nuestras fibras tienen lo mejor de ambos mundos ".

Los investigadores crearon fibras que consisten en un núcleo de metal de galio rodeado por una funda de polímero elástico. Cuando se encuentra bajo estrés, la fibra tiene la fuerza del núcleo de metal. Pero cuando el metal se rompe la fibra no falla:la vaina de polímero absorbe la tensión entre las roturas del metal y transfiere la tensión al núcleo del metal. Esta respuesta es similar a la forma en que el tejido humano mantiene unidos los huesos rotos.

"Cada vez que el núcleo de metal se rompe, se disipa energía, permitiendo que la fibra continúe absorbiendo energía a medida que se alarga, "Dice Dickey." En lugar de partirse en dos cuando se estira, puede estirarse hasta siete veces su longitud original antes de fallar, mientras causa muchas roturas adicionales en el cable a lo largo del camino.

"Para pensarlo de otra manera, la fibra no se romperá y dejará caer un gran peso. En lugar de, liberando energía repetidamente a través de descansos internos, la fibra reduce el peso de forma lenta y constante ".

En materiales, la tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse sin romperse. Puede pensar en ello como la cantidad de fuerza que un material puede absorber cuando se deforma a una distancia. La nueva fibra es mucho más resistente que el alambre de metal o la funda de polímero por sí sola.

"Hay mucho interés en los materiales de ingeniería para imitar la dureza de la piel, y hemos desarrollado una fibra que ha superado la dureza de la piel pero que sigue siendo elástica como la piel". "Dice Dickey.

Además, el núcleo de galio es conductor, aunque pierde su conductividad cuando el núcleo interno se rompe. Las fibras también se pueden reutilizar fusionando los núcleos de metal nuevamente.

"Usamos galio para este trabajo de prueba de concepto, pero las fibras podrían ajustarse para alterar sus propiedades mecánicas, o para conservar la funcionalidad a temperaturas más altas, mediante el uso de diferentes materiales en el núcleo y la carcasa, "Dice Dickey.

"Esto es solo una prueba de concepto, pero tiene mucho potencial. Estamos interesados ​​en ver cómo se pueden utilizar estas fibras en robótica blanda o cuando se tejen en textiles para diversas aplicaciones ".

El papel, "Endurecimiento de fibras estirables mediante la fractura en serie de un núcleo metálico, "se publica en la revista Avances de la ciencia .