Rekayasa Karet dan Logam Menjadi Serat yang Kuat

Peneliti North Carolina State University telah mengembangkan serat yang lebih kuat dengan menggabungkan elastisitas karet dengan kekuatan logam. Serat ini menghasilkan bahan yang lebih keras yang dapat dimasukkan ke dalam robotika lunak, bahan kemasan atau tekstil generasi mendatang.

"Cara yang baik untuk menjelaskan materi adalah dengan memikirkan karet gelang dan kawat logam," kata Michael Dickey, Profesor Teknik Kimia dan Biomolekul di NC State. "Sebuah karet gelang dapat meregang sangat jauh, tetapi tidak perlu banyak kekuatan untuk merentangkannya," kata Dickey.

"Sebuah kawat logam membutuhkan banyak kekuatan untuk merentangkannya, tetapi tidak bisa menahan banyak ketegangan dan itu akan rusak sebelum Anda bisa merentangkannya sangat jauh. Serat kami memiliki yang terbaik dari keduanya ini," kata Dickey.

Para peneliti menciptakan serat yang terdiri dari inti logam gallium yang dikelilingi oleh selubung polimer elastis. Ketika ditempatkan di bawah tekanan, serat memiliki kekuatan inti logam.

Tetapi ketika logam pecah, serat tidak rusak- selubung polimer menyerap ketegangan antara kerusakan pada logam dan mentransfer kembali tegangan ke inti logam. Respons ini mirip dengan cara jaringan manusia menyatukan tulang yang patah.

"Setiap kali inti logam pecah, ia membuang energi, memungkinkan serat untuk terus menyerap energi ketika memanjang," kata Dickey. Alih-alih patah jadi dua ketika diregangkan, serat ini bisa meregangkan hingga tujuh kali panjang aslinya sebelum pecah.

"Kalau dipikir-pikir dengan cara lain, serat tidak akan patah dan turun berat. Sebaliknya, dengan melepaskan energi berulang kali melalui jeda internal, serat menurunkan berat secara perlahan dan mantap," tambah Dickey.

Dalam material, ketangguhan adalah kemampuan material untuk menyerap energi dan merusak tanpa merusak. Anda dapat menganggapnya sebagai jumlah gaya yang dapat diserap suatu bahan saat terdeformasi pada jarak tertentu. Serat baru jauh lebih keras daripada kawat logam atau selubung polimer itu sendiri.

"Ada banyak minat dalam bahan rekayasa untuk meniru ketangguhan kulit - dan kami telah mengembangkan serat yang telah melampaui ketangguhan kulit namun masih elastis seperti kulit," kata Dickey.

Selain itu, inti gallium konduktif, meskipun kehilangan konduktivitasnya ketika inti internal pecah. Serat juga dapat digunakan kembali dengan melebur kembali inti logam menjadi satu.

"Kami menggunakan galium untuk bukti kerja konsep ini, tetapi serat dapat disetel untuk mengubah sifat mekaniknya, atau mempertahankan fungsi pada suhu yang lebih tinggi, dengan menggunakan bahan yang berbeda dalam inti dan cangkang," kata Dickey.

"Ini hanya bukti konsep, tetapi memiliki banyak potensi. Kami tertarik untuk melihat bagaimana serat ini dapat digunakan dalam robotika lunak atau ketika dirajut menjadi tekstil untuk berbagai aplikasi," kata Dickey. nik/berbagai sumber/E-6