Language
Country/Area
No result found
Bí mật của vật liệu bất thường: Tại sao tỷ lệ Poisson âm có thể thay đổi tính chất vật liệu?
Trong thế giới khoa học vật liệu, có một loại vật liệu hấp dẫn gọi là vật liệu dị thường, có tỷ lệ Poisson âm. Điều này có nghĩa là khi vật liệu bị kéo căng theo một hướng thì đồng thời nó cũng sẽ bị kéo căng theo phương thẳng đứng, điều này hoàn toàn trái ngược với vật liệu truyền thống. Trong các vật liệu truyền thống, sự kéo dãn thường gây ra hiện tượng co ngót theo chiều dọc.
Những vật liệu bất thường không chỉ là một khái niệm hàn lâm, ứng dụng của những vật liệu đó đã thâm nhập vào nhiều lĩnh vực khác nhau, từ thiết bị y tế đến thiết bị thể thao, ở khắp mọi nơi.
Lịch sử của các vật liệu bất thường
Từ dị thường xuất phát từ tiếng Hy Lạp cổ "auxetikos" có nghĩa là "thúc đẩy tăng trưởng". Thuật ngữ này được đặt ra bởi Giáo sư Ken Evans của Đại học Exeter. Ngay từ năm 1978, nhà nghiên cứu K. Pietsch có trụ sở tại Berlin đã phát minh ra vật liệu dị thường nhân tạo đầu tiên, cấu trúc RFS, còn được gọi là cấu trúc gấp kim cương. Mặc dù vào thời điểm đó ông không sử dụng thuật ngữ "auxetic" nhưng ông là người đầu tiên mô tả cơ chế đòn bẩy cơ bản của phản ứng cơ học phi tuyến của nó và do đó được coi là người sáng lập ra mạng lưới dị thường.
Năm 1985, A.G. Kolpkov công bố ví dụ đầu tiên về vật liệu có tỷ lệ Poisson âm, và vào năm 1987, R.S. Lakes từ Đại học Wisconsin-Madison đã xuất bản bài báo "Cấu trúc bọt có tỷ lệ Poisson âm". sự phát triển của lĩnh vực này. Kể từ đó, việc nghiên cứu các vật liệu dị thường dần thu hút được sự quan tâm rộng rãi, đặc biệt kể từ năm 1991, khi số lượng ấn phẩm liên quan đến chủ đề này tăng lên đáng kể.
Đặc điểm của vật liệu bất thường
Các vật liệu bất thường thường có mật độ thấp, cho phép các cấu trúc vi mô của chúng di chuyển giống như bản lề. Hành vi này có thể được giải thích bằng cách triển khai vĩ mô một sợi dây không đàn hồi quấn quanh một sợi dây đàn hồi. Khi các đầu được kéo ra, dây không đàn hồi sẽ thẳng ra, trong khi dây đàn hồi căng ra và cuộn lại, làm tăng thể tích hiệu dụng của cấu trúc. Về phát triển sản phẩm vĩ mô, việc phát triển các sản phẩm giày dép và chân tay giả sinh học dựa trên cấu trúc tam giác quay bất thường đã được sử dụng rộng rãi.
Điều thú vị là, một số tế bào sinh học, chẳng hạn như tế bào gốc phôi chuột, cũng biểu hiện hành vi bất thường trong những điều kiện nhất định, mang đến cho các nhà nghiên cứu những tưởng tượng mới về ứng dụng tiềm năng của các vật liệu bất thường.
Ví dụ về vật liệu bất thường
Ví dụ về các vật liệu bất thường bao gồm bọt polyurethane bất thường, nhân tế bào gốc phôi chuột, thạch anh alpha, v.v. Cấu trúc đặc biệt của những vật liệu này mang lại cho chúng những đặc tính độc đáo khiến chúng trở nên tuyệt vời trong nhiều ứng dụng. Ngoài ra, một số loại đá và khoáng chất, graphene và một số loại polytetrafluoroethylene (như Gore-Tex) cũng được phát hiện có đặc tính dị thường.
Với việc nghiên cứu sâu hơn, ngày càng có nhiều vật liệu được phát hiện có đặc tính bất thường. Cuộc thảo luận về các vật liệu và hành vi cấu trúc này đã làm tăng sự quan tâm và khám phá của cộng đồng khoa học về các vật liệu bất thường. Tuy nhiên, bất chấp sự hứa hẹn của các vật liệu dị thường, các ứng dụng thực tế rộng rãi vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức và cần nhiều nghiên cứu và phát triển hơn.
Xu hướng tương lai
Hiện nay, việc nghiên cứu về vật liệu dị thường ngày càng trở nên phổ biến và nó đang dần chuyển từ khám phá lý thuyết thuần túy sang thí nghiệm ứng dụng thực tế. Trong nhiều lĩnh vực như chăm sóc y tế, thiết bị thể thao và vật liệu xây dựng, vật liệu bất thường đã thể hiện tính linh hoạt và hiệu suất tuyệt vời. Nhiều công ty và tổ chức nghiên cứu đã bắt đầu tham gia khám phá các lĩnh vực bất thường.
Cuối cùng, những nghiên cứu này có thể thay đổi hiểu biết của chúng ta về vật liệu cũng như ứng dụng của chúng trong công nghệ và thiết kế.
Vào ngày này, chúng ta có thể thấy rằng tương lai của những vật liệu bất thường có rất nhiều cơ hội và thách thức. Bạn đã bao giờ nghĩ về cuộc cách mạng vật chất trong tương lai sẽ ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta như thế nào chưa?
