負泊松比,也稱為Negative Poisson』s Ratio,是一種特殊的材料屬性,指的是在材料受到拉伸或壓縮時,橫向發生與常規材料相反的膨脹或收縮現象。這種現象在熱力學上是可能的,但在自然界的絕大多數材料中並不常見。近年來,科學家們發現了一些具有特殊微觀結構的材料,如經過特殊處理的聚合物泡沫和某些微孔結構的聚合物,這些材料展現出負泊松比效應。
負泊松比材料的特性包括:
在受到拉伸時,材料在橫向膨脹,而在受到壓縮時,材料在橫向收縮。
這些材料的抗剪能力顯著提高,尤其是在泊松比接近-1時,切變模量遠超彈性模量,使得材料易於壓縮但難以剪下。
負泊松比材料的彈性模量受密度比和體積變化率的影響,展現出與常規材料不同的力學回響。
套用方面,負泊松比材料因其獨特的性能,如高衝擊抗性和優異的能量吸收能力,在航空航天、汽車製造、體育用品等領域具有潛在的套用價值。此外,這些材料在承受衝擊載荷時能夠更加緻密化,提高壓痕阻力,這使得它們在防護材料和能量吸收裝置中具有獨特優勢。
儘管負泊松比材料具有許多吸引人的特性,但它們的製造和套用仍面臨挑戰。目前,大多數負泊松比材料通過複雜和昂貴的製造方法(如3D列印)獲得,這限制了它們在更廣泛領域的套用。因此,進一步的研究和創新是必要的,以降低成本並提高這些材料的可擴展性。