Cosa sono i materiali ausiliari?

Gli ausiliari sono materiali che hanno un rapporto di Poisson negativo: quando sono allungati, diventano più grassi anziché più sottili. Ciò è possibile a causa della loro struttura sottostante. Si potrebbe immaginare una schiuma composta da milioni di minuscole celle a forma di papillon, collegate tra loro. Se qualcuno tira ai lati del materiale, i papillon si espandono in quadrati, espandendosi sul piano trasversale e sul piano parallelo all'azione di stiramento. Questo fenomeno è causato dalla macrostruttura o microstruttura del materiale e non dalla composizione chimica del materiale stesso, quindi molti materiali comuni possono essere messi in disposizioni auxetiche, sebbene i materiali flessibili ed elastici funzionino meglio.

Il concetto di materiali con un rapporto negativo di Poisson è stato pubblicato per la prima volta sulla rivista Science nel 1987 da Rod Lakes dell'Università dell'Iowa, che è stato leader nel settore nascente. Il termine "auxetico" non è stato usato per riferirsi a questi materiali fino al 1991 circa. È stato derivato dalla parola greca auxetikos , che significa "ciò che tende ad aumentare".

Nessun esempio naturale

I materiali auxetici non sono naturali e non esistono esempi biologici noti. I primi ausiliari erano schiume con microstrutture appositamente progettate. A seconda delle dimensioni degli spazi d'aria nella microstruttura, l'effetto auxetico in questi materiali può essere più o meno estremo. La maggior parte delle schiume auxetiche si espande di un fattore di circa il 30 percento circa prima di frantumarsi a causa della forza di stiramento. Con ausiliari più avanzati strutturati a livello molecolare, potrebbe essere possibile un'espansione più impressionante.

Potenziali applicazioni

Le proposte per l'uso degli ausiliari hanno avuto una portata abbastanza ampia, anche se dal 2011 erano state effettivamente create poche implementazioni. Gli ausiliari usati in piccole sonde mediche potevano essere usati per dilatare i vasi sanguigni. Questi materiali si espandono così facilmente che sarebbero anche filtri ideali, in grado di catturare molte particelle estranee nella loro macrostruttura. A differenza dei filtri tradizionali, possono rimanere piccoli e compatti quando non vengono utilizzati.

Infilare le fibre auxetiche attraverso i compositi potrebbe consentire miglioramenti della resistenza, con la tendenza ad espandersi sotto sforzo di stiramento contribuendo a mantenere unita la struttura complessiva del composito. Ciò è particolarmente vero per i compositi costituiti da materiali che hanno la tendenza a scivolare l'uno accanto all'altro. Molte altre potenziali applicazioni per l'ausetica devono ancora essere sviluppate, sebbene l'elenco sia lungo e mostri grandi promesse in molti campi.