Gli auxetici sono materiali che hanno un rapporto di Poisson negativo: quando vengono allungati, ingrassano anziché assottigliarsi. Ciò è possibile a causa della loro struttura sottostante. Si potrebbe immaginare una schiuma composta da milioni di minuscole celle a forma di papillon, collegate tra loro. Se qualcuno tira sui lati del materiale, i papillon si espandono in quadrati, espandendosi sul piano trasversale e sul piano parallelo all’azione di allungamento. Questo fenomeno è causato dalla macrostruttura o microstruttura del materiale e non dalla composizione chimica del materiale stesso, quindi molti materiali comuni possono essere messi in disposizioni auxetiche, sebbene i materiali flessibili ed elastici funzionino meglio.
Il concetto di materiali con un rapporto di Poisson negativo è stato pubblicato per la prima volta sulla rivista Science nel 1987 da Rod Lakes dell’Università dell’Iowa, che è stato un leader nel campo nascente. Il termine “auxetico” non è stato usato per riferirsi a questi materiali fino al 1991 circa. Deriva dalla parola greca auxetikos, che significa “ciò che tende ad aumentare”.
Nessun esempio naturale
I materiali auxetici non sono naturali e non esistono esempi biologici noti. I primi auxetici erano schiume con microstrutture appositamente progettate. A seconda delle dimensioni dei traferri nella microstruttura, l’effetto auxetico in questi materiali può essere più o meno estremo. La maggior parte delle schiume auxetiche si espande di un fattore di circa il 30 percento circa prima della frantumazione a causa della forza di stiramento. Con auxetici più avanzati strutturati a livello molecolare, potrebbe essere possibile un’espansione più impressionante.
Potenziali applicazioni
Le proposte per l’uso degli auxetici sono state di portata abbastanza ampia, sebbene a partire dal 2011 siano state effettivamente create poche implementazioni. Gli auxetici utilizzati nelle piccole sonde mediche potrebbero essere usati per dilatare i vasi sanguigni. Questi materiali si espandono così facilmente che sarebbero anche filtri ideali, in grado di catturare molte particelle estranee nella loro macrostruttura. A differenza dei filtri tradizionali, possono rimanere piccoli e compatti quando non vengono utilizzati.
L’infilatura di fibre auxetiche attraverso i compositi potrebbe consentire miglioramenti della resistenza, con la tendenza ad espandersi sotto stress da allungamento che aiuta a mantenere insieme la struttura complessiva del composito. Ciò è particolarmente vero per i compositi costituiti da materiali che hanno la tendenza a scivolare l’uno sull’altro. Molte altre potenziali applicazioni per gli auxetici devono ancora essere sviluppate, anche se l’elenco è lungo e mostra grandi promesse in molti campi.