Materiali auxetici

I materiali auxetici sono materiali aventi coefficiente di Poisson negativo.

Materiale auxetico applicato alla suola di una scarpa da corsa. Durante la corsa o il passeggio, il materiale auxetico si espande, migliorando così la flessibilità della suola.

Le fibre di questi materiali, tra i quali vi è per esempio il Gore-Tex, se sottoposte ad uno sforzo di trazione si aprono "ad ombrello", determinando una dilatazione in direzione trasversale a quella di sollecitazione. Viceversa, se sottoposte a compressione "si chiudono", determinando una strizione del campione.

Questa capacità è dovuta alla struttura microscopica delle molecole, che determina proprietà meccaniche come l'alto assorbimento di energia e la resistenza alla frattura. I materiali auxetici possono essere utili in applicazioni come giubbotti antiproiettile, materiale da imballaggio, ginocchiere e protezioni per i gomiti, materiale antiurto, spugne e strofinacci.

La struttura dei materiali auxetici può essere schematizzata con degli esagoni come quello in figura.

Auxetische Materialien.wiki.png

Quando le estremità della struttura vengono tirate, gli spigoli dell'esagono si raddrizzano aumentando l'area della struttura.

Il termine auxetico deriva dalla parola greca αὐξητικός (auxetikos), che significa "che tende ad aumentare" (αὔξησις significa "aumento"): questa terminologia è stata coniata dal professor Ken Evans dell'Università di Exeter[1].

Gli scienziati sono a conoscenza dei materiali auxetici da oltre 100 anni[2], ma solo di recente hanno dedicato loro particolare attenzione. Il primo articolo pubblicato su un materiale sintetico auxetico è apparso sulla rivista Science nel 1987, con il titolo "Strutture di schiuma con coefficiente di Poisson negativo"[3]. "Inverted Honeycomb" è stato pubblicato nel 1985 (immagine sopra) [4][5]

Tipicamente i materiali auxetici hanno una bassa densità, permettendo alle zone a cerniera delle microstrutture auxetiche di flettersi.[2]

Esempi di materiali auxetici includono:

  • alcune rocce e minerali[2]
  • tessuto osseo vivo (al momento è solo un'ipotesi)[2]
  • varianti specifiche di polimeri di politetrafluoroetilene come il Gore-Tex[6]
  • tutti i tipi di carta: se la carta è allungata in una direzione nel piano si espanderà nella direzione dello spessore grazie alla sua struttura a rete.[7]

NoteModifica

  1. ^ Michael Quinion, Auxetic, 9 novembre 1996. URL consultato il 2 gennaio 2009.
  2. ^ a b c d Maria Burke, A stretch of the imagination, in New Scientist, vol. 154, n. 2085, 7 giugno 1997, p. 36 (archiviato dall'url originale il 26 agosto 2011).
  3. ^ R.S. Lakes, Foam structures with a negative Poisson's ratio, in Science, vol. 235, n. 4792, 27 febbraio 1987, p. 1038, Bibcode:1987Sci...235.1038L, DOI:10.1126/science.235.4792.1038, PMID 17782252.
  4. ^ A.G. Kolpakov "Determination of the average characteristics of elastic frameworks" Journal of Applied Mathematics and Mechanics (Elsevier http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0021892885900115), 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. ^ P.J. Stott, R. Mitchell e K. e Andrew Alderson, A growth industry (abstract), in Mater. World, vol. 8, 2000, pp. 12–14.
  7. ^ Baum et al. 1984, Tappi journal, Öhrn, O. E. (1965): Thickness variations of paper on stretching, Svensk Papperstidn. 68(5), 141.

Collegamenti esterniModifica

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