未來科技局-「剛柔並濟」混合材料，金屬強度和橡膠彈性都想要

金屬很堅固，但不能拉得很長；橡膠纖維有彈性，但它們一受力就形變，這看似是一個魚與熊掌不可兼得的例子。最近，科學家們已將這兩種材料的特性合併為一種混合纖維。它可用於軟體機器人，包裝材料或高科技紡織品等應用領域。

這種新型混合纖維由北卡羅來納州立大學的一個團隊開發，是一種由SEBS（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯）彈性聚合物護套包裹的金屬鎵絲（為什麼是鎵，後面貓哥會說到）。當受到機械拉力時，纖維最初具有金屬芯的強度，維持整體形狀不變。一旦金屬芯到達強度極限發生斷裂，外部的聚合物將開始進行形變拉伸，保持纖維整體不會斷掉。

「每次金屬芯斷裂都會消耗一部分能量，斷裂處的聚合物纖維的彈性就得到釋放，纖維在伸長時將繼續吸收能量，」首席科學家 Michael Dickey 教授說。「在極限拉伸時，它可以伸展到原來的長度的七倍，而在整個過程中會導致內部金屬的多次斷裂。」

除了拉伸特性之外這種混合纖維還有一些額外的能力。在發生斷裂之前，金屬芯能夠導電。一旦金屬絲被拉斷，導電性就消失了，所以它可以作為一種拉力響應的開關。

貓哥一度認為這種材料是一次性的，拉一次斷一次，這麼昂貴的高技術材料居然是一個易耗品？必須不是！因為內部鎵金屬芯的熔點只有29.8℃，稍微的加熱（比如靠近人體），它就能融化，變成流體之後就能跟隨外部聚合物的形變，使得內部金屬芯從斷開狀態又變回連續狀態。此時整個材料的導電性又恢復了！

最終外界拉力消失的時候，聚合物結束形變，帶著內部的液態金屬恢復原本的形狀，溫度降低之後，金屬重新凝固成固態，混合纖維完全恢復初始狀態。

「以往的材料只有兩種狀態可以選擇，一種是拉不動，但是一旦拉動就斷裂；另一種是不會斷裂，但輕易的就被拉動了。」迪基說。「而我們的纖維具有兩全其美的優勢。」

不知道大家有沒有聽說過，其實在材料領域，還有更完美的方法來替代，那就是被稱為「超級纖維」的碳納米管！它擁有著與金剛石相當的硬度，但又具備良好的柔韌性和彈性。但是目前在宏觀尺寸碳納米管的製備上，國際上尚沒有十分成熟的方法。僅有中國清華大學的張如范教授實現了半米級長度的「完美」超長碳納米管的可控制備，讀到這裡大家大可以起立鼓掌自豪一番。

參考資料

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-02/ncsu-rea022119.php

http://advances.sciencemag.org/content/5/2/eaat4600

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