Što su auxetic materijali?

Auxetics su materijali koji imaju negativan Poissonov omjer – kada se rastežu, postaju deblji umjesto tanji. To je moguće zbog njihove temeljne strukture. Moglo bi se zamisliti pjenu napravljenu od milijuna sićušnih stanica u obliku leptir-mašne, povezanih jedna s drugom. Ako netko povuče stranice materijala, leptir mašne se šire u kvadrate, šireći se na poprečnoj ravnini kao i ravnini koja je paralelna s djelovanjem istezanja. Ovaj fenomen uzrokovan je makrostrukturom ili mikrostrukturom materijala, a ne kemijskim sastavom samog materijala, pa se mnogi uobičajeni materijali mogu staviti u auksetičke aranžmane, iako materijali koji su fleksibilni i rastezljivi najbolje funkcioniraju.

Koncept materijala s negativnim Poissonovim omjerom prvi je put objavio u časopisu Science 1987. Rod Lakes sa Sveučilišta Iowa, koji je bio vodeći u polju u nastajanju. Izraz “auxetic” nije korišten za označavanje ovih materijala do otprilike 1991. Izveden je od grčke riječi auxetikos, što znači “ono što teži povećanju”.

Nema prirodnih primjera
Auxetic materijali nisu prirodni i ne postoje poznati biološki primjeri. Prve auksetike bile su pjene sa specifično projektiranom mikrostrukturom. Ovisno o veličini zračnih raspora u mikrostrukturi, auksetički učinak u tim materijalima može biti više ili manje ekstreman. Većina auxetic pjena se širi za faktor od oko 30 posto prije usitnjavanja zbog sile rastezanja. Uz napredniju auksetiku strukturiranu na molekularnoj razini, mogla bi biti moguća impresivnija ekspanzija.

Potencijalne primjene
Prijedlozi za korištenje auksetika bili su prilično široki po opsegu, iako je do 2011. zapravo bilo malo implementacija. Auksetika korištena u malim medicinskim sondama mogla bi se koristiti za proširenje krvnih žila. Ti se materijali tako lako šire da bi također bili idealni filteri, sposobni uhvatiti mnoge strane čestice u svojoj makrostrukturi. Za razliku od tradicionalnih filtara, oni mogu ostati mali i kompaktni kada se ne koriste.

Provlačenje auksetičkih vlakana kroz kompozite moglo bi omogućiti poboljšanje čvrstoće, s tendencijom širenja pod naprezanjem istezanja, pomažući da se cjelokupna struktura kompozita zadrži na okupu. To se posebno odnosi na kompozite koji se sastoje od materijala koji imaju tendenciju klizanja jedan pored drugog. Mnoge druge potencijalne aplikacije za auxetics tek treba razviti, iako je popis dugačak i pokazuje velika obećanja u mnogim područjima.