Auxetika sind Materialien mit einem negativen Poisson-Verhältnis – wenn sie gedehnt werden, werden sie dicker statt dünner. Dies ist aufgrund ihrer zugrunde liegenden Struktur möglich. Man könnte sich einen Schaum vorstellen, der aus Millionen winziger, fliegeförmiger Zellen besteht, die miteinander verbunden sind. Wenn jemand an den Seiten des Stoffes zieht, dehnen sich die Fliege zu Quadraten aus, die sich sowohl in der Querebene als auch in der Ebene parallel zur Dehnung ausdehnen. Dieses Phänomen wird durch die Makrostruktur oder Mikrostruktur des Materials verursacht und nicht durch die chemische Zusammensetzung des Materials selbst. Daher können viele gängige Materialien in auxetische Anordnungen gebracht werden, obwohl flexible und dehnbare Materialien am besten funktionieren.
Das Konzept der Materialien mit negativem Poisson-Verhältnis wurde erstmals 1987 im Science-Magazin von Rod Lakes von der University of Iowa veröffentlicht, der auf diesem aufstrebenden Gebiet führend war. Der Begriff „auxetisch“ wurde erst etwa 1991 für diese Materialien verwendet. Er leitete sich vom griechischen Wort auxetikos ab, was „das, was dazu neigt, zuzunehmen“ bedeutet.
Keine natürlichen Beispiele
Auxetische Materialien sind nicht natürlich, und es gibt keine bekannten biologischen Beispiele. Die ersten Auxetika waren Schäume mit speziell entwickelten Mikrostrukturen. Je nach Größe der Luftspalte im Gefüge kann der auxetische Effekt bei diesen Materialien mehr oder weniger extrem sein. Die meisten auxetischen Schäume dehnen sich aufgrund der Dehnungskraft um einen Faktor von etwa 30 Prozent aus, bevor sie zerkleinert werden. Mit fortgeschritteneren Auxetika, die auf molekularer Ebene strukturiert sind, könnte eine beeindruckendere Expansion möglich sein.
Mögliche Anwendungen
Vorschläge für die Verwendung von Auxetika waren ziemlich umfangreich, obwohl bis 2011 nur wenige Implementierungen erstellt wurden. Auxetika, die in kleinen medizinischen Sonden verwendet werden, könnten verwendet werden, um Blutgefäße zu erweitern. Diese Materialien dehnen sich so leicht aus, dass sie auch ideale Filter wären, die viele Fremdpartikel in ihrer Makrostruktur auffangen können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Filtern können sie bei Nichtgebrauch klein und kompakt bleiben.
Das Einfädeln von auxetischen Fasern durch Verbundwerkstoffe könnte Festigkeitsverbesserungen ermöglichen, wobei die Tendenz, sich unter Dehnungsbelastung auszudehnen, dazu beiträgt, die Gesamtstruktur des Verbundwerkstoffs zusammenzuhalten. Dies gilt insbesondere für Verbundwerkstoffe, die aus Materialien bestehen, die dazu neigen, aneinander vorbeizugleiten. Viele andere potenzielle Anwendungen für Auxetika müssen noch entwickelt werden, obwohl die Liste lang ist und in vielen Bereichen viel versprechend ist.