Mokslininkai sukūrė hibridinį pluoštą – elastingas kaip guma, tvirtas kaip metalas

Metalo pluoštas yra stiprus, bet negali būti labai stipriai ištemptas. Tuo tarpu guminis pluoštas yra tąsus, bet ne itin stiprus. O kodėl gerųjų savybių neapjungus? Mokslininkai būtent tai ir padarė. Sukūrė hibridinį pluoštą, kurį galima panaudoti, kaip pakavimo medžiagą, minkštojoje robotikoje ir aukštųjų technologijų tekstilėje.

Kai pluošto šerdis sutrūksta, polimeras vis dar išlieka nepažeistas ir taip šis hibridinis pluoštas lieka nesugadintas
© Michael‘is Dickey‘us, Šiaurės Karolinos valstijos universitetas

Šiaurės Karolinos valstijos universiteto mokslininkų komandos sukurtas naujasis pluoštas turi galio metalo pagrindą (šerdį) – kitaip tariant vielą – kuri yra apsupta elastingo polimerinio apvalkalo „SEBS“ (stireno-etileno-butileno-stireno).

Kai šis pluoštas patiria mechaninį poveikį – tempimą – jis išlaiko aukštą tvirtumą, kuriuo pasižymi galis. Tačiau, kai pluošto pagrindas – galis – nutrūksta, polimeras vis dar išlieka tamprus ir taip užtikrina, kad šis hibridinis pluoštas toliau išliks nepažeistas.

„Kiekvieną kartą, kai metalo pagrindas nutrūksta, jis išsklaido energiją, leidžiančią pluoštui ir toliau ilgėti“, - sako prof. Michael‘is Dickey‘us. „Vietoj to, kad ištemptas pluoštas sutrūktų į dvi atskiras dalis, jis [galio metalas] sutrūkinėja įvairiose vietose ir taip puoštas gali išsitempti iki 7 kartų toliau, lyginant su jo pradiniu dydžiu.“

Dar vienas svarbus momentas, kad kol metalo pagrindas yra vientisas, jis gali užtikrinti elektros srovės perdavimą. O po to, kai įvyksta galio trūkimas, jis gali būti išlydytas ir vėl suformuoti vientisą medžiagos pagrindą. Tai pavyksta padaryti dėl to, kad polimero lydymosi temperatūra yra aukštesnė nei galio metalo.

„Gumos juosta gali išsitempti labai toli, tačiau ji nepasižymi dideliu stiprumu“, - sako Dickey‘us. „Norint ištempti metalinę vielą, reikia panaudoti daug jėgos, tačiau jos itin daug neištempsi ir ji greitai sutrūksta. Mūsų pluoštas turi geriausias abiejų šių medžiagų savybes.“

Dabar mokslininkai ketina eksperimentuoti su kitomis medžiagomis. Keisti tiek pluošto pagrindą (šerdį), tiek ir jo apvalkalą.

Plačiau su tyrimo rezultatais galite susipažinti moksliniame žurnale „Science Advances“.