Fibra junta o melhor da borracha e dos fios metálicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/06/2019

O metal interno vai-se partindo, retardando o ponto de ruptura da fibra. [Imagem: Michael Dickey/NCSU]

Compósito metal-borracha

Pesquisadores desenvolveram uma fibra que combina a elasticidade da borracha com a resistência de um metal.

O compósito resultante é um material mais resistente que pode ser incorporado à robótica leve, materiais de embalagem, têxteis da próxima geração e mesmo em aplicações biomédicas.

"Uma boa maneira de explicar o material é pensar em elásticos e fios de metal. Um elástico pode esticar muito, mas não é preciso muita força para esticá-lo. Um fio de metal requer muita força para ser esticado, mas não é preciso muita tensão - ele quebra antes que você possa esticá-lo muito. Nossas fibras têm o melhor desses dois mundos," explicou o professor Michael Dickey, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos EUA.

As fibras consistem de um núcleo metálico de gálio envolto por um revestimento de polímero elástico.

Quando colocada sob estresse, a fibra tem a resistência do núcleo de metal. Mas, quando a força é demasiada e o metal se rompe, a fibra não quebra - o revestimento de polímero absorve a tensão entre as partes quebradas de metal e transfere a tensão de volta para as partes ainda íntegras do núcleo metálico.

"Toda vez que o núcleo de metal quebra, ele dissipa energia, permitindo que a fibra continue a absorver energia à medida que se alonga," explicou Dickey. "Em vez de se partir em duas quando esticada, ela pode esticar até sete vezes o comprimento original antes de se quebrar, o que se dá enquanto são geradas muitas quebras adicionais no fio ao longo do caminho."

Tenacidade da pele

A resposta da fibra é semelhante à maneira como o tecido conjuntivo humano se mantém quando um osso se quebra.

"Há um bocado de interesse em materiais de engenharia para imitar a tenacidade [resistência à tensão] da pele - e nós desenvolvemos uma fibra que superou a tenacidade da pele e ainda é elástica como a pele," disse Dickey.

As fibras podem ser reutilizadas fundindo-se novamente os núcleos de metal - o gálio funde-se a meros 30º C, o que significa que o polímero não é afetado.

"Esta é apenas uma prova de conceito, mas tem muito potencial. Estamos interessados em ver como essas fibras poderiam ser usadas em robótica leve ou quando tecidas em tecidos para várias aplicações," finalizou Dickey.

Bibliografia:

Toughening stretchable fibers via serial fracturing of a metallic core
Christopher B. Cooper, Ishan D. Joshipura, Dishit P. Parekh, Justin Norkett, Russell Mailen, Victoria M. Miller, Jan Genzer, Michael D. Dickey
Science Advances
Vol.: 5, no. 2, eaat4600
DOI: 10.1126/sciadv.aat4600