Группа американских учёных из Университета штата Северная Каролина опубликовала в журнале Science Advances статью, в которой рассматривается вариант создания эластичных и одновременно прочных волокон для так называемой «электронной» кожи. Это — прочный и эластичный материал для гибкой электроники и для защиты подвижных частей роботов, который во многом повторяет свойства кожи человека: выдерживает нагрузки и сохраняет первоначальную форму.
В некотором роде учёные повторили трюк, подсмотренный у природы. Прочные кости человека окружает кожный покров и мышечные ткани. Учёные предложили полые полимерные волокна заполнить металлом, в частности ― галлием. Температура плавления галлия около 30 градусов по Цельсию. Его легко расплавить и ввести в полое волокно. Такая конструкция в виде металлического ядра и эластичной оболочки приобрела комбинированные свойства металла и эластомера.
В ходе экспериментов выяснилось, что волокна с металлическим наполнителем эффективнее справляются как с кратковременными нагрузками, так и с продолжительными. Опытное волокно может растягиваться в семь раз. Оно в 2,5 раза прочнее, чем белок титин в мышечной ткани человека и может удерживать вес в 15 000 раз больше собственного и в 100 раз дольше, чем то же самое волокно без металлического наполнителя.
В процессе растягивания волокна под нагрузкой металлическое ядро трескается, но эластичная оболочка из стирол-этилена и бутилен-стирола (SEBS) удерживает металл внутри. Разрывы в металле также гасят и рассеивают энергию внешнего усилия, приложенного к волокнам, что предотвращает разрывы волокна, а низкая температура плавления металлического ядра открывает путь к восстановлению его целостности после сжатия волокна до первоначального состояния. Металл снова становится цельным и процесс растягивания можно повторить. Кстати, электропроводность металла может в этом помочь, как и пригодится для других качеств «электронной» кожи.
