Wat zijn auxetische materialen?
Auxetica zijn materialen die een negatieve Poisson-verhouding hebben - wanneer ze worden uitgerekt, worden ze dikker in plaats van dunner. Dit is mogelijk vanwege hun onderliggende structuur. Je zou je een schuim kunnen voorstellen gemaakt van miljoenen kleine vlinderstrikvormige cellen, met elkaar verbonden. Als iemand aan de zijkanten van het materiaal trekt, breiden de strikjes zich uit in vierkanten en zetten ze uit op het dwarsvlak evenals het vlak evenwijdig aan de rekactie. Dit fenomeen wordt veroorzaakt door de macrostructuur of microstructuur van het materiaal en niet door de chemische samenstelling van het materiaal zelf, dus veel gebruikelijke materialen kunnen in hulparrangementen worden geplaatst, hoewel flexibele en rekbare materialen het beste werken.
Het concept van materialen met een negatieve Poisson-verhouding werd voor het eerst gepubliceerd in Science magazine in 1987 door Rod Lakes van de Universiteit van Iowa, die een leider was in het ontluikende veld. De term "auxetic" werd niet gebruikt om naar deze materialen te verwijzen tot ongeveer 1991. Het werd afgeleid van het Griekse woord auxetikos , wat betekent "dat wat de neiging heeft toe te nemen."
Geen natuurlijke voorbeelden
Auxetische materialen zijn niet natuurlijk en er zijn geen bekende biologische voorbeelden. De eerste hulpstoffen waren schuimen met specifiek ontwikkelde microstructuren. Afhankelijk van de grootte van de luchtspleten in de microstructuur kan het auxetische effect in deze materialen min of meer extreem zijn. De meeste auxetische schuimen expanderen met een factor van ongeveer 30 procent of zo voordat ze versnipperen vanwege de strekkracht. Met meer geavanceerde hulpstoffen die op moleculair niveau zijn gestructureerd, is een indrukwekkendere uitbreiding mogelijk.
Potentiële toepassingen
Voorstellen voor het gebruik van auxetica zijn tamelijk breed van opzet, hoewel er sinds 2011 weinig implementaties zijn gemaakt. Auxetica die in kleine medische sondes wordt gebruikt, kan worden gebruikt om bloedvaten te verwijden. Deze materialen zetten zo snel uit dat het ook ideale filters zijn, die in staat zijn om veel vreemde deeltjes in hun macrostructuur op te vangen. In tegenstelling tot traditionele filters kunnen ze klein en compact blijven als ze niet worden gebruikt.
Het inrijgen van hulpvezels door composieten kan zorgen voor krachtverbeteringen, met de neiging om uit te zetten onder strekspanningen om de algehele structuur van de composiet bij elkaar te houden. Dit geldt met name voor composieten bestaande uit materialen die de neiging hebben langs elkaar te schuiven. Veel andere potentiële toepassingen voor auxetica moeten nog worden ontwikkeld, hoewel de lijst lang is en veelbelovend is op veel gebieden.