研究人员设计出一种更坚韧的纤维
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北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经开发出一种纤维，它结合了橡胶的弹性和金属的强度，从而产生一种更坚硬的材料，可以用于软机器人、包装材料或下一代纺织品。
“解释这种材料的一个好方法是考虑橡皮筋和金属线，”迈克尔·迪基(Michael Dickey)说，他是一篇关于这项工作的论文的通讯作者，也是北卡罗来纳州的美国铝业化学和生物分子工程教授。
迪基说:“橡皮筋可以拉伸很远，但不需要太大的力。”“一根金属丝需要很大的力来拉伸，但它承受不了太大的拉力——在你拉伸得太远之前，它就会断裂。我们的纤维是两全其美的。”
研究人员创造了由金属镓芯和弹性聚合物护套组成的纤维。当受到应力时，纤维具有金属芯的强度。但当金属断裂时，纤维不会断裂——聚合物护套吸收了金属断裂之间的张力，并将压力转移回金属芯。这种反应类似于人体组织连接断骨的方式。关于这种纤维的视频可以在这里找到:https://youtu.be/DinKijagcQA
迪基说:“每次金属芯断裂时，都会耗散能量，使纤维在拉长的过程中继续吸收能量。”“当被拉伸时，它不会断裂成两截，而是可以在断裂前拉伸至原来长度的7倍，同时在拉伸过程中造成许多额外的断裂。
“从另一个角度来看，纤维不会断裂，也不会掉下重物。相反，通过内部断裂反复释放能量，这种纤维会缓慢而稳定地减轻体重。”
在材料中，韧性是指材料吸收能量而不断裂而变形的能力。你可以把它想象成材料在变形一段距离后所能吸收的力。这种新型纤维比金属线或聚合物护套本身更坚韧。
迪基说:“人们对模仿皮肤韧性的工程材料很感兴趣，我们已经开发出一种纤维，它的韧性超过了皮肤，但仍然像皮肤一样有弹性。”
此外，镓核心是导电的-虽然它失去其导电性时，内部核心破裂。纤维也可以通过熔化金属芯重新使用。
Dickey说:“我们使用镓来进行概念验证工作，但是纤维可以通过在核心和外壳中使用不同的材料来改变它们的机械性能，或者在更高的温度下保持功能。”
“这只是一个概念验证，但它有很大的潜力。我们很想知道这些纤维如何用于软机器人，或者织成各种用途的纺织品。”
纸”,通过金属芯的连续断裂使可拉伸纤维增韧发表在开放获取杂志上科学的进步．第一作者是克里斯托弗·库珀(Christopher Cooper)，他曾是北卡罗来纳州立大学(NC State)的本科生。这篇论文的合著者是曾在北卡罗来纳州立大学攻读博士学位的伊珊·乔希普拉(Ishan Joshipura)、迪西特·帕克(Dishit Parekh)和拉塞尔·迈伦(Russell Mailen);北卡罗来纳州立大学的在读博士生贾斯汀·诺科特(Justin Norkett);北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授维多利亚·米勒(Victoria Miller);北卡州立大学化学与生物分子工程杰出教授Jan Genzer, S. Frank & Doris Culberson。
这项工作得到了北卡罗来纳州国家科学基金会的资助先进自供电集成传感器与技术(ASSIST)中心．ASSIST中心的使命是创造能够长期进行多模态传感的自供电可穿戴设备，而无需更换电池或充电。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
通过金属芯的连续断裂使可拉伸纤维增韧
作者: Christopher B. Cooper, Ishan D. Joshipura, Dishit P. Parekh, Justin Norkett, Russell Mailen, Victoria M. Miller, Jan Genzer和Michael D. Dickey，北卡罗莱纳州立大学
发表: 2月22日,科学的进步
DOI: 10.1126 / sciadv.aat4600
文摘:坚韧的生物材料(如胶原蛋白或肌联蛋白)保护组织免受外部负荷造成的不可逆损伤。在包装和诸如耐用电子皮肤和软机器人等新兴应用中，模仿这些保护特性非常重要。本文报道了在弹性体的整个应变过程中，形成坚韧的类超材料核壳纤维，使应力保持在金属的断裂强度。壳体经历局部应变增强，导致高模量核重复断裂，增加拉伸过程中的能量耗散。通常情况下，骨折是灾难性的。然而，在这种结构中，骨折局限于核心。除了耗散能量外，金属芯还提供导电性，并能够修复破碎的芯，以重复使用。这种纤维的强度是骨胶纤维的2.5倍，能承受15000倍自身重量的重量，耐久时间是中空弹性纤维的100倍。
