Hành vi auxetic từ các đơn vị rắn quay
Tóm tắt
Vật liệu auxetic có đặc điểm bất ngờ là trở nên mập hơn khi bị kéo và hẹp lại khi bị nén, nói cách khác, chúng có hệ số Poisson âm. Hành vi vô lý này đem lại nhiều hiệu ứng có lợi cho các thuộc tính vĩ mô của vật liệu, giúp vật liệu auxetic vượt trội hơn so với các vật liệu thông thường trong nhiều ứng dụng thương mại. Nghiên cứu gần đây cho thấy hành vi auxetic thường xuất phát từ hiệu ứng hợp tác giữa cấu trúc nội tại của vật liệu (cấu trúc hình học) và cơ chế biến dạng mà nó trải qua khi chịu áp lực. Hành vi auxetic cũng được biết đến là không phụ thuộc vào tỷ lệ, do đó, cùng một cơ chế hình học/biến dạng có thể hoạt động ở mức độ vĩ mô, vi mô và nano (phân tử). Một lượng đáng kể nghiên cứu đã tập trung vào 'cấu trúc tổ ong nhô vào' có hành vi auxetic nếu bị biến dạng thông qua sự chuyển động khớp tại các mối nối hoặc gập lại của các thanh. Đã có đề xuất rằng hình học ‘nhô vào’ này đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra hành vi auxetic trong nhiều loại vật liệu khác nhau, từ polyme nanostructured đến bọt. Bài báo này thảo luận về một chế độ biến dạng thay thế liên quan đến 'các đơn vị rắn quay' cũng dẫn đến hệ số Poisson âm. Ở dạng lý tưởng nhất của nó, cơ chế này có thể được cấu tạo ở hai chiều bằng các 'đa giác rắn' kết nối với nhau thông qua các khớp tại các đỉnh của chúng. Khi chịu tải trọng đơn trục, các 'đa giác rắn' này quay tương ứng với nhau để tạo ra một cấu trúc mở hơn, từ đó dẫn đến hệ số Poisson âm. Bài báo này cũng thảo luận về vai trò của 'các đơn vị rắn quay' được cho là có trong nhiều loại vật liệu để tạo ra hệ số Poisson âm. (© 2005 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
A. E. H.Love A Treatise on the Mathematical Theory of Elasticity 4th ed. (Dover New York 1944).
J. P.DonoghueandK. E.Evans in: Proc. ICCM 8 edited by S. W. Tsai and G. S. Springer (SAMPE Covina CA 1991) 2‐K‐1.
J. N.Grima PhD Thesis University of Exeter Exeter UK (2000).
J. N.Grima A.Alderson andK. E.Evans:Zeolites with negative Poisson's ratios Paper presented at the RSC 4thInternational Materials Conference (MC4) Dublin Ireland P81 July 1999.
J. F.Nye Physical Properties of Crystals (Clarendon Oxford 1957).
J. N.Grima R.Gatt A.Alderson andK. E.Evans in: Modeling the auxetic behaviour in alpha‐cristobalite Paper presented at the 228th ACS National Meeting Philadelphia USA August 2004.