Language
Country/Area
No result found
Тайна аномальных материалов: почему отрицательный коэффициент Пуассона может изменить свойства материала?
В мире материаловедения существует интересный класс материалов, называемых аномальными материалами, которые имеют отрицательный коэффициент Пуассона. Это означает, что когда материал растягивается в одном направлении, он одновременно будет растягиваться и в вертикальном направлении, что является полной противоположностью традиционным материалам. В традиционных материалах растяжение обычно приводит к вертикальной усадке.
Аномальные материалы — это не просто академическое понятие. В повседневной жизни такие материалы повсеместно применяются в различных областях: от медицинских устройств до спортивного инвентаря.
История аномальных материалов
Слово «аномалия» происходит от древнегреческого слова «auxetikos», что означает «способствовать росту». Термин был придуман профессором Кеном Эвансом из Эксетерского университета. Еще в 1978 году берлинский исследователь К. Питч изобрел первый искусственный аномальный материал — структуру RFS, также известную как ромбовидная складчатая структура. Хотя в то время он не использовал термин «ауксетик», он был первым, кто описал основной рычажный механизм его нелинейного механического ответа и поэтому считается основателем аномальных сетей.
В 1985 году А.Г. Колпаков опубликовал первый пример материала с отрицательным коэффициентом Пуассона, а в 1987 году Р.С. Лейкс из Университета Висконсин-Мэдисон опубликовал статью «Пенистые структуры с отрицательным коэффициентом Пуассона». развитие этой области. С тех пор исследование аномальных материалов постепенно привлекло всеобщее внимание, особенно с 1991 года, когда количество публикаций, связанных с этой темой, значительно возросло.
Характеристики аномальных материалов
Аномальные материалы часто имеют низкую плотность, что позволяет их микроструктурам двигаться, как шарнирам. Такое поведение можно объяснить макроскопической реализацией неупругой струны, обернутой вокруг упругой струны. Когда концы раздвинуты, неэластичный шнур распрямляется, а эластичный растягивается и скручивается, увеличивая полезный объем конструкции. В плане разработки макропродуктов широкое распространение получила разработка обувных изделий и бионических протезов на основе аномально вращающихся треугольных структур.
Интересно, что некоторые биологические клетки, такие как эмбриональные стволовые клетки мыши, также демонстрируют аномальное поведение при определенных условиях, что дает исследователям новое представление о потенциальном применении аномальных материалов.
Примеры аномальных материалов
Примеры аномальных материалов включают аномальный пенополиуретан, ядра эмбриональных стволовых клеток мыши, альфа-кварц и т. д. Особая структура этих материалов придает им уникальные свойства, которые делают их превосходными в самых разных областях применения. Кроме того, были обнаружены аномальные свойства некоторых горных пород и минералов, графена и некоторых типов политетрафторэтилена (например, Gore-Tex).
По мере углубления исследований обнаруживается, что все больше и больше материалов имеют аномальные свойства. Обсуждение этих материалов и структурного поведения увеличило интерес научного сообщества и исследование аномальных материалов. Однако, несмотря на обещания создания аномальных материалов, широкое практическое применение по-прежнему сталкивается со многими проблемами и требует дополнительных исследований и разработок.
Будущие тенденции
В настоящее время исследования аномальных материалов становятся все более популярными и постепенно переходят от чисто теоретических исследований к экспериментам по практическому применению. Во многих областях, таких как медицина, спортивное оборудование и строительные материалы, аномальные материалы продемонстрировали гибкость и отличные характеристики. Многие компании и исследовательские институты начали присоединяться к исследованию аномальных областей.
В конечном итоге эти исследования могут изменить наше понимание материалов и их применения в технологиях и дизайне.
В этот день мы видим, что будущее аномальных материалов полно возможностей и проблем. Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как будущая материальная революция повлияет на нашу повседневную жизнь?
