Auxetisches Material

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

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

Beschreibung

Zu den auxetischen Materialien gehören unter anderem 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

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

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

• Negative Poisson’s ratio materials (englisch)
• Auxetische Moleküle
• Bericht über Auxetik auf ORF.at
• Wunder-Stoff fasziniert mit bizarren Eigenschaften auf welt.de vom 27. November 2011
• Info über auxetische Materialien (englisch)

Einzelnachweise