Lidt af et stræk... materiale, der bliver tykkere, når det trækkes

Forskere har opdaget det første syntetiske materiale, der bliver tykkere - på molekylært niveau - når det strækkes.

Forskere ledet af Dr. Devesh Mistry fra University of Leeds opdagede et nyt ikke-porøst materiale, der har unikke og iboende "auxetiske" strækegenskaber. Deres resultater er offentliggjort i dag i Naturkommunikation .

Der er materialer i naturen, der udviser auxetiske egenskaber, såsom katteskind, det beskyttende lag i muslingeskaller og sener i menneskekroppen. Eksperter har aktivt forsket i syntetiske auxetiske materialer i mere end 30 år, men har indtil nu kun været i stand til at skabe dem ved at strukturere konventionelle materialer ved hjælp af komplekse tekniske processer, inklusive 3-D print. Disse processer er tidskrævende, kostbar, og kan føre til svagere, porøse produkter.

Identifikationen af ​​en syntetisk molekylær version er et stort skridt fremad for fysikere, materialeforskere og udviklingsvirksomheder, men forskere anerkender, at der er behov for mere forskning for at udvikle en bedre forståelse af, hvad der driver den auxetiske adfærd, og hvordan denne adfærd kan anvendes kommercielt.

Dr. Mistry, fra School of Physics and Astronomy i Leeds, sagde:"Dette er en virkelig spændende opdagelse, som vil have betydelige fordele i fremtiden for udvikling af produkter med en bred vifte af anvendelser. Dette nye syntetiske materiale er i sagens natur auxetisk på molekylært niveau og er derfor meget enklere at fremstille og undgår de problemer, der normalt findes med konstruerede produkter. Men mere forskning er nødvendig for at forstå præcis, hvordan de kan bruges."

Han tilføjede:"Når vi strækker konventionelle materialer, såsom stålstænger og gummibånd bliver de tyndere. Auxetic materialer på den anden side bliver tykkere.

"Auxetics er også gode til at absorbere energi og modstå brud. Der kan være mange potentielle anvendelser for materialer med disse egenskaber, herunder kropsrustning, arkitektur og medicinsk udstyr. Vi har allerede indsendt et patent og taler med industrien om de næste skridt."

Udvidelse af potentialet for flydende krystaller

Holdet opdagede det endnu ikke-navngivne materiale, mens de undersøgte mulighederne for Liquid Crystal Elastomers. Flydende krystaller er bedst kendt for deres brug i mobiltelefoner og tv-skærme og har både flydende og faste egenskaber. Når de er forbundet med polymerkæder for at danne gummiagtige netværk, de har helt nye egenskaber og anvendelsesmuligheder.

"Vores resultater viser en ny anvendelse af flydende krystaller ud over de fladskærme og fjernsyn, mange af os er bekendt med, " sagde professor Helen Gleeson, studie medforfatter og leder af fysik og astronomi i Leeds.

"Dette nye syntetiske materiale er et godt eksempel på, hvad fysikforskning og udforskning af potentialet i materialer som flydende krystaller kan opdage. Samarbejde mellem forskere med flere ekspertiseområder og de omfattende tekniske faciliteter, vi har i Leeds, gør denne form for udforskning og opdagelse muligt."

Instrumenterne og ekspertisen hos personalet i Leeds Electron Microscopy and Spectroscopy Center (LEMAS) på universitetet gjorde det muligt for holdet at teste det nye materiale grundigt.

Professor Gleeson sagde:"Vi ville være sikre på, at materialet ikke ville bryde ned eller blive porøst, når det strækkes til dets grænser. Vores LEMAS-center havde værktøjerne til at gøre dette."