Auxetisches Material

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Auxetisches Netz: Eine vertikale Streckung hat eine horizontale Ausdehnung zur Folge.

Auxetische Materialien (griechisch αὐξητός auxetos ‚dehnbar‘) haben die ungewöhnliche Eigenschaft, sich bei einer Streckung quer zur Streckrichtung auszudehnen. Sie sind daher charakterisiert durch eine negative Poissonzahl (Querkontraktionszahl):

\nu_\mathrm{aux} < 0.

Beschreibung[Bearbeiten]

Zu den auxetischen Materialien gehören unter anderem hochverstrecktes Teflon und die Haut von Kuhzitzen. Auxetisches Verhalten ist seit Anfang des 20. Jahrhunderts bekannt.[1] Das Prinzip der auxetischen Materialien wurde erstmals 1987 im Wissenschaftsmagazin Science näher beschrieben.[2]

Die Eigenschaft kann auf Molekül- oder Makroebene entstehen. Zudem ist auxetisches Verhalten bei verschiedenen Mineralschnitten zu sehen. Dazu gehören Molybdän(IV)-sulfid, Graphit, Labradorit und Augit. Ebenso kann man auxetisches Verhalten bei entsprechend geschnittenen Cristobalitdünnschliffen, Zink und Polypropylen zeigen.[3]

Aufbau[Bearbeiten]

Normale Materialien werden, wenn sie auseinandergezogen werden, in der Mitte dünner, da sie sich mit der Ziehrichtung weiten. Auxetische Materialien dagegen werden in der Mitte dicker, wenn an ihnen gezogen wird, sie weiten sich quer zur Zugrichtung. Das Bild oben veranschaulicht das. Der wabenartige Aufbau mit vielen Zwischenräumen wird so angeordnet, dass bei einer mechanischen Reaktion das Material in die Breite statt in die Länge geht.

Verwendung[Bearbeiten]

Durch die besondere Mikrostruktur können künstliche Lungen, die aus auxetischen Materialien bestehen, deutlich besser Sauerstoff aufnehmen und Kohlendioxid abgeben. Auch in der Pharmazie sind Anwendungen denkbar: Ist ein mit Medikamenten gefülltes Mini-Depot in ein Pflaster eingebaut, wird automatisch bei einer Schwellung der Wunde das Medikament freigesetzt, da der erhöhte Druck dafür sorgt, dass sich die Poren aus auxetischem Material öffnen.

In der Sicherheitstechnik könnten schusssichere Westen aus auxetischen Materialien bestehen. Herkömmliche Sicherheitswesten bestehen aus Faserstoffen, die die Kraft des Projektils auf eine große Fläche verteilen und dadurch die Durchschlagskraft verringern. Westen aus auxetischen Materialien würden sich beim Aufprall schlagartig verhärten und könnten so das Geschoss abprallen lassen, ohne dass die Person, die sie trägt, viel davon spürt.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Maria Burke: A stretch of the imagination. In: New Scientist. 154, Nr. 2085, 1997, S. 36–39 (HTML).
  2.  Roderic Lakes: Foam Structures with a Negative Poisson’s Ratio. In: Science. 235, Nr. 4792, 1987, S. 1038–1040, doi:10.1126/science.235.4792.1038.
  3.  S. P Tokmakova: Stereographic projections of Poisson’s ratio in auxetic crystals. In: physica status solidi (b). 242, Nr. 3, 2005, S. 721–729, doi:10.1002/pssb.200460389.