Kompression eller belastning - materialet udvider sig altid

Et internationalt forskerhold ledet af kemiker prof. Thomas Heine fra TU Dresden har opdaget et nyt todimensionelt materiale med hidtil usete egenskaber:uanset om det er belastet eller komprimeret, det udvider sig altid. Denne såkaldte halv-auxetiske adfærd er ikke blevet observeret før og er derfor meget lovende for design af nye applikationer, især inden for nanosensorik.

Hvis du strækker et elastik, det bliver tyndere - en fysisk adfærd, der gælder for de fleste 'almindelige' materialer. Siden det 20. århundrede, en modsat adfærd har været kendt i materialeforskningen:Det såkaldte auxetic (fra oldgræsk auxetos, betyder 'strækbare') materialer udvider sig i retningen vinkelret på stammen. Ligeledes, de krymper, når de presses sammen. Videnskabeligt set, de er karakteriseret ved et negativt Poisson-forhold. Sandsynligvis den bedst kendte og ældste anvendelse af usædvanlige Poisson-forhold er flaskekorken, som har et Poisson-forhold på nul. Dette har den effekt, at proppen kan puttes ind i flaskens tyndere hals.

På grund af deres særlige egenskaber, auxetic materialer giver mulighed for helt nye funktionaliteter og designløsninger til en række innovative produkter med justerbare funktionelle egenskaber, herunder anvendelser inden for medicinsk teknologi eller i udvikling af beskyttelsesudstyr såsom cykelhjelme eller sikkerhedsjakker.

Thomas Heine, Professor i teoretisk kemi ved TU Dresden, og hans team har nu opdaget et hidtil ukendt fænomen. Baseret på borophen, en atomisk tynd konfiguration af grundstoffet bor, en stabil form blev fundet ved at tilføje palladium, giver den kemiske sammensætning PdB4. Beregningsmodelleringen viser, at dette materiale opfører sig som et auxetisk materiale under belastning, men udvider sig som et almindeligt materiale under komprimering. Med andre ord, uanset om det er anstrengt eller komprimeret, materialet udvider sig altid.

"Ud over en grundig karakterisering med hensyn til stabilitet, materialets mekaniske og elektroniske egenskaber, vi har identificeret oprindelsen af ​​denne halv-auxetiske karakter og mener, at denne mekanisme kan bruges som et designkoncept for nye halv-auxetiske materialer, " forklarer prof. Heine, "Disse nye materialer kan føre til innovative applikationer inden for nanoteknologi, for eksempel inden for sansning eller magneto-optik. En overførsel til makroskopiske materialer er lige så tænkelig."