Vad är auxetiska material?

Auxetics är material som har ett negativt Poisson-förhållande - när de är sträckta blir de fetare istället för tunnare. Detta är möjligt på grund av deras underliggande struktur. Man kan föreställa sig ett skum av miljontals små fluga-formade celler, anslutna till varandra. Om någon drar på sidorna av materialet, sträcker sig bågarna ut i rutor och expanderar på tvärplanet såväl som planet som är parallellt med sträckningen. Detta fenomen orsakas av makrostrukturen eller mikrostrukturen i materialet och inte av den kemiska sammansättningen av själva materialet, så många vanliga material kan sättas in i auxetiska arrangemang, även om material som är flexibla och elastiska fungerar bäst.

Begreppet material med ett negativt Poisson-förhållande publicerades först i Science magazine 1987 av Rod Lakes från University of Iowa, som har varit ledande inom det nya fältet. Termen "auxetik" användes inte för att hänvisa till dessa material förrän omkring 1991. Det härrörde från det grekiska ordet auxetikos , vilket betyder "det som tenderar att öka."

Inga naturliga exempel

Auxetiska material är inte naturliga och det finns inga kända biologiska exempel. De första hjälpmedlen var skum med specifikt konstruerade mikrostrukturer. Beroende på storleken på luftgaparna i mikrostrukturen kan den auxetiska effekten i dessa material vara mer eller mindre extrem. De flesta auxetiska skum expanderar med en faktor på ungefär 30 procent innan de strimlas på grund av sträckkraften. Med mer avancerad auxetik strukturerad på molekylnivå kan mer imponerande expansion vara möjlig.

Potentiella tillämpningar

Förslag till användning av auxetika har varit ganska omfattande, även om få implementeringar faktiskt hade skapats från och med 2011. Hjälpmedel som används i små medicinska sonder kan användas för att utvidga blodkärlen. Dessa material expanderar så lätt att de också skulle vara perfekta filter som kan fånga många främmande partiklar i sin makrostruktur. Till skillnad från traditionella filter kan de förbli små och kompakta när de inte används.

Träning av auxetiska fibrer genom kompositer kan möjliggöra förbättringar av styrka, med tendensen att expandera under sträckspänning, vilket hjälper till att hålla den sammansatta strukturen i kompositen tillsammans. Detta gäller särskilt kompositer som består av material som har en tendens att glida förbi varandra. Många andra potentiella applikationer för auxetics har ännu inte utvecklats, även om listan är lång och visar stort löfte inom många områden.