A tudósok felfedezték az első szintetikus anyagot, amely molekuláris szinten vastagabbá válik, amikor kinyújtják.
A Leedsi Egyetem kutatói egy új, nem porózus anyagot fedeztek fel, amely egyedülálló és "auxetikus" nyújtási tulajdonságokkal rendelkezik. A természetben vannak olyan anyagok, amelyek auxetikus képességeket mutatnak, mint például a macska bőre, a kagylóhéjban lévő védőréteg és az inak az emberi testben.
A szakértők több mint 30 éve aktívan kutatják a szintetikus auxetikus anyagokat, de eddig csak a hagyományos anyagok strukturálásával és összetett mérnöki folyamatok révén tudták előállítani, beleértve a 3D-s nyomtatást is.
Ezek a folyamatok időigényesek, költségesek, és gyengébb, porózus termékeket eredményezhetnek.
Kereskedelmi alkalmazások
A szintetikus molekuláris változat azonosítása nagy előrelépést jelent a fizikusok, az anyagtudósok és a fejlesztő cégek számára, de a kutatók elismerik, hogy további kutatásra van szükség ahhoz, hogy jobban megértsük, mi vezet az auxetikus viselkedéshez és hogyan lehet ezt a viselkedést kereskedelmi módon alkalmazni.
A kutatást Devesh Mistry, a Fizikai és Csillagászati Iskola posztgraduális kutató hallgatója vezette, amely a Nature Communications folyóiratban jelent meg. (1)
"Az auxetikus anyagok továbbá ideálisak az energiaelnyelésben és ellenállóak a töréssel szemben. Számos potenciális alkalmazás létezhet ilyen tulajdonságokkal rendelkező anyagok esetében, beleértve a testpáncélokat, az építészetet és az orvosi eszközöket," - magyarázta a kutató.
Helen Gleeson és Devesh Mistry
"Ez egy nagyon izgalmas felfedezés, amely a jövőben jelentős előnyökkel jár majd az alkalmazások széles választékával rendelkező termékek fejlesztése terén. Ez az új szintetikus anyag természeténél fogva molekuláris szinten auxetikus, ezért sokkal egyszerűbb a gyártás és általában a mesterséges termékek esetében fellépő problémák elkerülése. De több kutatásra van szükség ahhoz, hogy pontosan megértsük, hogyan lehet őket használni," - mondta Devesh.
"Amikor hagyományos anyagokat, például acél rudakat és gumiszalagokat kinyújtunk, akkor vékonyabbá válnak. Az auxetikus anyagok viszont vastagabbak lesznek. Már benyújtottunk egy szabadalmat, és a következő lépésekről tárgyalunk ipari szereplőkkel," - tette hozzá a kutató.
A folyékony kristályok lehetőségeinek kibővítése
A csapat akkor fedezte fel a még el nem nevezett anyagot, miközben folyadékkritályos elasztomerek képességeit vizsgálták. A folyadékristályok leginkább a mobiltelefon kijelzők és televíziós képernyők esetében való használatról ismertek, melyeknek folyékony és szilárd tulajdonságaik is vannak.
Amikor polimer láncokat kapcsolnak gumiszerű hálózatokhoz, a kapott anyagok teljesen új tulajdonságokkal és lehetséges alkalmazásokkal rendelkeznek.
"Eredményeink a folyadékkristályok egy teljesen új felhasználását teszik lehetővé a lapos képernyőkön és televíziókon kívül, melyek közismertek," - mondta Helen Gleeson professzor, a tanulmány társszerzője és a Leeds Fizikai és Csillagászati Iskolájának vezetője.
(1) - https://www.nature.com/articles/s41467-018-07587-y
(2) - https://www.leeds.ac.uk/news/article/4334/new_mater