Auxetic材料以其独特的负泊松比闻名于世,这使得在一个方向的伸展能够引起垂直方向的扩展。相对于传统材料,Auxetic材料呈现出一种反向的行为,这让研究员们对其潜在应用产生了浓厚的兴趣。自从1985年首次被广泛提及以来,关于Auxetic材料的文献量直线上升,引发了科学界的热烈讨论与探索。
Auxetic材料的特性让它们在保护装备、医疗装置以至于服装设计中都有广泛的应用潜力。
Auxetic一词源于希腊语的“αὐξητικός”,意指“那种促进增加的”。这一术语由埃克塞特大学的Ken Evans教授所创。 1978年,柏林研究者K. Pietsch发明的RFS结构被认为是第一种人造Auxetic材料的例证。尽管当时尚未使用“Auxetic”这个名词,他却首次描述了底层杠杆机制及其非线性机械反应,因此被认为是Auxetic网的发明者。
1985年,A. G. Kolpakov在其论文中首次发表了具有负泊松比的材料。随后在1987年,《科学》杂志上又介绍了由威斯康星大学的R.S. Lakes研究小组描述的泡沫结构,这进一步推广了这种材料的认知。到了1991年,Auxetic这个术语才开始被普遍使用。
Auxetic材料通常具有低密度,这使得它们的微结构在应力下能够像铰链一样灵活。从宏观层面来看,Auxetic行为可以用一根围绕弹簧的非弹性绳子来说明。当该结构的两端被拉开时,非弹性绳子会伸直,而弹簧则会延展并绕到其周围,从而增大该结构的有效体积。
Auxetic材料的优异特性使它们在鞋类、医疗义肢等产品中表现出色,甚至在有机生命体中也能找到类似的表现。
例如,某些晶体材料和组织如小鼠胚胎干细胞在特定条件下也展示了Auxetic性质。这不仅将Auxetic材料与科学研究联系起来,同时也指出它们在生物医学领域的应用潜力。
Auxetic材料有许多实际的例子,如:
这些不同的Auxetic材料实例展示了它们从微观到宏观的广泛适用性,证明了Auxetic研究的多样性与潜力。
近年来,根据Scopus搜索引擎的数据,Auxetic材料的研究文献呈现出爆炸式增长的趋势。 1991年仅有一篇相关出版物,但到了2016年,这个数字已增至165篇,显示出研究人员对于Auxetic材料愈发浓厚的兴趣。
然而,尽管Auxetic材料显示出强大的应用潜力,它们在多个领域的普遍应用还面临挑战。因此,进一步的研究对于完善Auxetic材料并推广其应用至关重要。
Auxetic材料究竟能在多少领域发挥影响并改变未来的材料科学?