【据今日材料网站2019年2月27日报道】来自美国北卡罗来纳州立大学的研究团队发表在最新一期《科学进展》期刊中的一项研究表明，一种利用金属镓创造的新型金属复合材料可以兼具金属的强度和类似橡胶的弹性，并已经对其进行了概念验证。利用这种方法得到的具有韧性的新材料可用于软体机器人、封包材料及下一代的织物材料中。
来自美国北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程系的迈克尔·迪奇(Michael Dickey)教授和他的同事创造了一种由金属镓作为内芯，外部包覆弹性聚合物保护套的新型纤维。在张力的作用下，纤维展现出了使用金属作为内芯后所能实现的高强度。然而，当金属内芯最终在应力的作用下断裂时，纤维整体上并不会崩断。聚合物保护套可以吸收金属断裂产生的部分应力，并将其传回到金属内芯上。这就类似人体组织在不断裂的情况下，将断裂的骨头固定在一起。
“每当金属内芯断裂时都会释放能量，这使得纤维在伸长的过程中依然会持续吸收能量。”迪奇解释说。“当纤维被拉伸时，它可以在纤维最终断裂失效前足足延长到原本长度的7倍，而不会立刻断裂成两截。不过在延长的同时，纤维内部会产生许多额外的断裂。所以，如果利用这种纤维承受重载荷时，纤维并不会直接绷断，他会随着应变的积累，继续支撑重物，这样的特性使得这种纤维可工程或其他应用领域中维持结构稳定、大大延迟结构失效等方面有着非常良好的应用前景。
“从另一个角度来看，当一个重物落到这种纤维上时，纤维不会立刻折断失效。相反，通过内部金属芯的不断断裂反复释放能量，纤维可以缓慢而稳定地降低吸收重物掉落带来了冲击。”迪奇补充道。这种复合材料系统比单一的金属内芯或聚合物保护套要耐用的得多。“人们一直对可以模拟皮肤韧性的工程材料很感兴趣——我们开发的这种纤维，它有超过皮肤的韧性，但却仍然像皮肤一样有弹性，”他补充道。
这种纤维的另一个优点是金属镓是导电的，但是当金属内芯发生断裂后，导电性将明显丧失，因此这种纤维不仅可以延缓结构失效，而且还可以被设计成故障预警系统的内置性导线。研究团队还表示，通过将断裂的金属内芯融化后重新接成一体，纤维可以实现重复使用。
研究团队表示，目前使用金属镓完成概念验证工作，但实际上纤维的可以通过调整芯材和包覆的聚合物材料改变其力学性能，例如实现在更高温度下保持纤维良好的力学性能等。
