Ауксетики

Ауксетики (от греч. αὐξητικός) — материалы, имеющие отрицательные значения коэффициента Пуассона. Термин введен профессором Кеном Эвансом (Ken Evans) из Эксетерского университета.[1]

При растяжении материалы-ауксетики становятся толще в направлении, перпендикулярном приложенной силе. Это происходит из-за шарнирно-подобной структуры ауксетиков, которая деформируется при растяжении. Такое свойство может обусловливаться свойствами отдельных молекул или определяться структурными особенностями материала на макроскопическом уровне. От материалов этого типа ожидаются хорошие механические свойства, такие как значительное поглощение механической энергии и высокое сопротивление разрушению.

Ученым известны материалы с подобными свойствами уже около 100 лет[2], но в настоящее время им уделяют повышенное внимание. Один из первых синтетических ауксетиков был описан в 1987 году в статье под названием «Foam structures with a Negative Poisson’s Ratio» («Пенные структуры с отрицательным коэффициентом Пуассона»).[3]

Конструкция с отрицательным коэффициентом Пуассона была предсказана ещё в 1985 году,[4] [5] когда были опубликованы проекты материалов с ячейками периодичности в виде «вывернутых» пчелиных сот.

Ауксетиками являются:

  • Некоторые горные породы и минералы (например, пирит)[2];
  • Кристаллические материалы: Li, Na, K, Cu, Rb, Ag, Fe, Ni, Co, Cs, Au, Be, Ca, Zn, Sr, Sb, MoS и другие[6][7];
  • Углеродные алмазоподобные фазы[8];
  • Неуглеродные трубки[9][10];
  • Живые костные ткани (предположительно);
  • Определённые варианты полимеров политетрафторэтилена, такие как Gore-Tex;[11];
  • Бумага[12];
  • Органические цепные молекулы. Недавние исследования показали, что такие органические кристаллы, как н-парафины и подобные им, могут демонстрировать ауксетическое поведение[13].

Такими свойствами могут обладать не только материалы, но и искусственные структуры[14].

Примечания

  1. ↑ Quinion, Michael (9 ноября 1996), Auxetic, Архивировано 17 февраля 2009, Дата обращения: 25 апреля 2011 {{citation}}: |archive-date= / |archive-url= несоответствие временной метки; предлагается 17 февраля 2009 (справка) Источник. Дата обращения: 25 апреля 2011. Архивировано 17 февраля 2009 года.
  2. ↑ 1 2 Berardelli, Phil (4 октября 2010), "These Materials Can't Be Stretched Thin", ScienceNow, Архивировано из оригинала 18 апреля 2011, Дата обращения: 25 апреля 2011 {{citation}}: |archive-date= / |archive-url= несоответствие временной метки; предлагается 18 апреля 2011 (справка) Источник. Дата обращения: 25 апреля 2011. Архивировано 18 апреля 2011 года.
  3. ↑ «Foam Structures with a Negative Poisson’s Ratio.» Lakes R. Science. 1987 Feb 27;235(4792):1038-40. doi:10.1126/science.235.4792.1038, PMID 17782252.
  4. ↑ А. Г. Колпаков «К определению усредненных характеристик упругих каркасов» Прикладная математика и механика (Elsevier http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0021892885900115 Архивная копия от 24 сентября 2015 на Wayback Machine), 6, 1985, pp.969-977
  5. ↑ R.F. Almgren «An isotropic three-dimensional structure with Poisson’s ratio=-1», J. Elasticity 15 (1985), 427—430
  6. ↑ Goldstein, R.V.; Gorodtsov, V.A.; Lisovenko, D.S. Classification of cubic auxetics (англ.) // Physica Status Solidi B[англ.] : journal. — 2013. — Vol. 250, no. 10. — P. 2038—2043. — doi:10.1002/pssb.201384233.
  7. ↑ Gorodtsov, V.A.; Lisovenko, D.S. Extreme values of Young's modulus and Poisson's ratio of hexagonal crystals (англ.) // Mechanics of Materials : journal. — 2019. — Vol. 134. — P. 1—8. — doi:10.1016/j.mechmat.2019.03.017.
  8. ↑ Rysaeva, L.Kh.; Baimova, J.A.; Lisovenko, D.S.; Gorodtsov, V.A.; Dmitriev, S.V. Elastic properties of fullerites and diamond-like phases (англ.) // Physica Status Solidi B[англ.] : journal. — 2019. — Vol. 256, no. 1. — P. 1800049. — doi:10.1002/pssb.201800049.
  9. ↑ Goldstein, R.V.; Gorodtsov, V.A.; Lisovenko, D.S.; Volkov, M.A. Negative Poisson's ratio for cubic crystals and nano/microtubes (англ.) // Physical Mesomechanics : journal. — 2014. — Vol. 17, no. 2. — P. 97—115. — doi:10.1134/S1029959914020027.
  10. ↑ Bryukhanov, I.A.; Gorodtsov, V.A.; Lisovenko, D.S. Chiral Fe nanotubes with both negative Poisson's ratio and Poynting's effect. Atomistic simulation (англ.) // Journal of Physics: Condensed Matter[англ.] : journal. — 2019. — Vol. 31, no. 47. — P. 475304. — doi:10.1088/1361-648X/ab3a04.
  11. ↑ Auxetic materials, Архивировано 11 августа 2008, Дата обращения: 25 апреля 2011 {{citation}}: |archive-date= / |archive-url= несоответствие временной метки; предлагается 11 августа 2008 (справка) Источник. Дата обращения: 25 апреля 2011. Архивировано 11 августа 2008 года.
  12. ↑ Baum et al. 1984, Tappi journal, Öhrn, O. E. (1965): Thickness variations of paper on stretching, Svensk Papperstidn. 68(5), 141.
  13. ↑ Stetsenko, M, 2015. Determining the elastic constants of hydrocarbons of heavy oil products using molecular dynamics simulation approach. Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 126,124 — 130. https://dx.doi.org/10.1016/j.petrol.2014.12.021
  14. ↑ Bistable Auxetic Structure. Дата обращения: 13 апреля 2024. Архивировано 13 апреля 2024 года.