Inženirji razvili nov material, ki z zvijanjem spreminja trdnost

logo

Nov pametni in odzivni material se lahko utrdi prav tako kot mišica z vajo, pravijo njeni razvijalci iz Univerze v Iowi.

«Če mišico obremenimo, se okrepi. Če mehanično obremenimo gumijast material, na primer z zvijanjem ali upogibanjem, se bo material avtomatsko utrdil za do 300 %«, pravijo inženirji. V laboratorijskih preizkusih je mehanska obremenitev spremenila fleksibilen trak materiala v močni kompozit, ki lahko nosi 50-kratnik svoje teže.
Novi kompozitni material ne potrebuje zunanjih energijskih virov, kot so toplota, svetloba ali elektrika, da bi spremenil svoje lastnosti. Uporaben bi bil za različne namene, vključno z industrijsko in medicinsko rabo.

Opisani material je bil pred kratkim objavljen v članku v Materials Horizons. Vodje raziskave sta Martin Thuo in Michael Bartlett, profesorja materialnih znanosti in inženiringa na univerzi Iowa State. V razvoju materiala sta se združila Thuovo poznavanje tekoče-kovinskih mikrodelcev, ter Batlettovo poznavanje mehkih materialov kot so gume, plastike in geli.

Močna kombinacija

Raziskovalci so našli enostaven in poceni način produkcije delcev podhlajene kovine, to je, kovine, ki ostane tekoča tudi pod svojo talilno temperaturo. Mikro delce (premera okrog 10-7 metra) ustvarijo tako, da izpostavijo kapljice taljene kovine kisiku, kar ustvari plast oksidacije, ta pa objame kapljico in preprečuje, da bi se njena notranjost strdila. Te delce so zmešali z gumijastim elastomerom, ne da bi jih poškodovali.

Ko je ta hibridni material izpostavljen mehaničnim obremenitvam (vlečenje, stiskanje, zvijanje) mehurčki tekoče kovine popokajo, tekoča kovina steče iz njih ter se strdi na elastomeru.

“Te delce lahko stiskamo kot balone, ko pa počijo, se iz njih izlije vsebina in se strdi. Tako se znotraj materiala oblikuje kovinska mreža.” pravita Thuo in Bartlett. Dejala sta še, da je mogoče velikost sile pri kateri delci popokajo prilagoditi na želeno vrednost. To bi lahko dosegli z drugačno velikostjo delcev, drugo zlitino kovine ali drugačnim elastomerom.

Trenutna zlitina je sestavljena iz bizmuta, indija in kositra, a Thuo pravi, da bi delovale tudi drugačne kombinacije kovin. “Ta ideja bi morala delovati z vsako zlitino, ki se jo da podhladiti,” je še povedal.

Inženirji pravijo, da bi nov material lahko uporabili v medicini za podporo občutljivih tkiv, ali v industriji za zaščito občutljivih senzorjev. Uporaben pa bi bil lahko tudi  v mehki bio navdahnjeni robotiki ali elektroniki, ki jo je mogoče nositi. Univerza trenutno poskuša material patentirati, pripravljeni pa so ga tudi licencirati.

“Izdelek, ki je narejen iz tega materiala, lahko sicer prenese določeno mero raztezanja, če pa ga preobremenimo, se elastomer strdi in prepreči dodatno raztezanje ali se material celo poškoduje ” je še povedal Bartlett.

Povzeto po: https://www.rdmag.com/news/2018/02/engineers-develop-smart-material-changes-stiffness-when-twisted-or-bent
www.rdmag.com

Več o članku si preberite v PDF reviji!