【據(jù)今日材料網站2019年2月27日報道】來自美國北卡羅來納州立大學的研究團隊發(fā)表在最新一期《科學進展》期刊中的一項研究表明，一種利用金屬鎵創(chuàng)造的新型金屬復合材料可以兼具金屬的強度和類似橡膠的彈性，并已經對其進行了概念驗證。利用這種方法得到的具有韌性的新材料可用于軟體機器人、封包材料及下一代的織物材料中。

來自美國北卡羅來納州立大學化學與生物分子工程系的邁克爾·迪奇(Michael Dickey)教授和他的同事創(chuàng)造了一種由金屬鎵作為內芯，外部包覆彈性聚合物保護套的新型纖維。在張力的作用下，纖維展現(xiàn)出了使用金屬作為內芯后所能實現(xiàn)的高強度。然而，當金屬內芯最終在應力的作用下斷裂時，纖維整體上并不會崩斷。聚合物保護套可以吸收金屬斷裂產生的部分應力，并將其傳回到金屬內芯上。這就類似人體組織在不斷裂的情況下，將斷裂的骨頭固定在一起。

“每當金屬內芯斷裂時都會釋放能量，這使得纖維在伸長的過程中依然會持續(xù)吸收能量。”迪奇解釋說。“當纖維被拉伸時，它可以在纖維最終斷裂失效前足足延長到原本長度的7倍，而不會立刻斷裂成兩截。不過在延長的同時，纖維內部會產生許多額外的斷裂。所以，如果利用這種纖維承受重載荷時，纖維并不會直接繃斷，他會隨著應變的積累，繼續(xù)支撐重物，這樣的特性使得這種纖維可工程或其他應用領域中維持結構穩(wěn)定、大大延遲結構失效等方面有著非常良好的應用前景。

“從另一個角度來看，當一個重物落到這種纖維上時，纖維不會立刻折斷失效。相反，通過內部金屬芯的不斷斷裂反復釋放能量，纖維可以緩慢而穩(wěn)定地降低吸收重物掉落帶來了沖擊。”迪奇補充道。這種復合材料系統(tǒng)比單一的金屬內芯或聚合物保護套要耐用的得多。“人們一直對可以模擬皮膚韌性的工程材料很感興趣——我們開發(fā)的這種纖維，它有超過皮膚的韌性，但卻仍然像皮膚一樣有彈性，”他補充道。

這種纖維的另一個優(yōu)點是金屬鎵是導電的，但是當金屬內芯發(fā)生斷裂后，導電性將明顯喪失，因此這種纖維不僅可以延緩結構失效，而且還可以被設計成故障預警系統(tǒng)的內置性導線。研究團隊還表示，通過將斷裂的金屬內芯融化后重新接成一體，纖維可以實現(xiàn)重復使用。

研究團隊表示，目前使用金屬鎵完成概念驗證工作，但實際上纖維的可以通過調整芯材和包覆的聚合物材料改變其力學性能，例如實現(xiàn)在更高溫度下保持纖維良好的力學性能等。