auxéticas

El sentido común dicta que cuando se estira una sustancia, por ejemplo un trozo de caucho, se hace más largo en la dirección de la tracción pero más delgado en las direcciones transversales. Pero hay muy pocas sustancias tales que al tirar de ellos en realidad aumentar en la sección transversal. Estas rarezas se dice que son auxéticos. La palabra en este sentido se cree que ha sido acuñado por el profesor Ken Evans de la Universidad de Exeter, en un artículo en la revista Nature en 1991. Tales sustancias auxéticos, que ahora incluyen ciertas cerámicas y polímeros, tienen potencial como tamices moleculares y filtros, como amortiguación (por ejemplo, dentro de los cascos de choque), y posiblemente otros usos todavía siendo investigados. La palabra en sí no es nada nuevo. Se ha utilizado desde la época medieval como un término de la retórica en la que se utilizó un lenguaje repetitivo para amplificar o aumentar un comunicado. En fisiología de las plantas, sustancias auxéticos tienden a aumentar el crecimiento de células sin división celular; la auxina término relacionado se refiere a una sustancia que hace esto, también llamado una hormona vegetal. Todos estos términos se derivan de la palabra griega que significa "aumento; crecer". El sustantivo es auxesis. (worlwideword.org, 1996)

Módulo elástico de los materiales isotrópicos

En el caso de los materiales isotrópicos donde las propiedades no dependen de la dirección en la que se miden, los módulos son:

a) Módulo de elasticidad o módulo de Young (uniaxial), E o Y, es una magnitud que es proporcional a la rigidez de un material cuando se somete a una tensión externa de tracción o de compresión. Básicamente, es la relación entre la tensión aplicada y la deformación sufrida por el cuerpo cuando el comportamiento es lineal como se muestra en la siguiente ecuación:

en la que:E = módulo de elasticidad o módulo de Young (Pa)σ = Tensión aplicada (Pa)ε= deformación elástica longitudinal de la probeta (adimensional).

Imaginando un caucho y un metal, y aplicar la misma tensión en ambos, nos encontramos con deformación elástica mucho mayor por el caucho comparativa de metal. Esto muestra que el módulo de Young del metal es mayor que la del caucho, y por lo tanto es necesario

aplicar una tensión más alta de modo que se somete a la misma deformación en el caucho verificada (si es posible!) (Figura 1).

Figura 1: Ilustración de las diferencias en los valores de los módulos de Young de dos materiales diferentes.

El coeficiente de Poisson, µ, mide la deformación transversal (respecto a la dirección longitudinal de aplicación de la carga) de un material homogéneo e isotrópico. En particular, en el caso del coeficiente de Poisson, la relación no se establece entre la tensión y la deformación, sino entre deformaciones ortogonales.

en la que:µ= El coeficiente de Poisson (adimensional)ε x = deformación en la dirección x, que es transversalε y = deflexión y en la dirección Y, que es transversalε z = deformación en la dirección z. que es longitudinalε x, ε y, ε z son también magnitudes adimensionales.

El signo negativo en la ecuación se adoptó debido a que las deformaciones transversales y longitudinales tienen signos opuestos. Los materiales contraerse tradicionales tienden a transversalmente cuando se estira longitudinalmente y transversalmente a encogerse cuando se comprime longitudinalmente. La contracción en respuesta transversal a la extensión longitudinal debido a una tensión de tracción mecánica corresponde a una relación positiva de Poisson. Al estirar una goma, por ejemplo, te darás cuenta de que se contraerá en la dirección perpendicular a la que en un inicio se estiró. Por otra parte, cuando el material tiene una relación de Poisson negativa (que son casos muy especiales) se expande transversalmente cuando se tira. Los materiales que tienen una relación de Poisson negativa son llamados auxéticos y también se conoce como anti-cauchos.Para materiales isotrópicos, el módulo de cizalla, el módulo de Young y el coeficiente de Poisson están relacionados por la expresión:

Materiales con Coeficiente de Poisson Negativos o "auxéticos" (Materiales que se expanden en la dirección Y cuando se tira en la dirección X) obtenienen sus propiedades de estructura en lugar de composición. Estructuras auxéticas pueden fabricarse de diversas maneras en una variedad de escalasAuxéticos son materiales que tienen una relación de Poisson negativa. Cuando se estiran, se hacen más gruesas perpendicular a la fuerza aplicada. Esto ocurre debido a sus estructuras de tipo bisagra, que se flexionan cuando se estira. Materiales auxéticos pueden ser moléculas individuales o una estructura particular de la materia macroscópica. Tales materiales se espera que tengan propiedades mecánicas tales como la absorción de energía alta y resistencia a la fractura. Los materiales auxeticos pueden ser útiles en aplicaciones tales como la armadura de cuerpo, material de embalaje, rodilleras y coderas, robustos materiales de absorción de golpes, y trapeadores de esponja.

Los materiales auxeticos se puede ilustrar con una cadena inelástica alrededor de un cordón elástico. Cuando los extremos de la estructura se separan, la cadena inelástica endereza mientras que los tramos de cordón elástico y vacios alrededor de ella, aumentan el volumen efectivo de la estructura.El término deriva de la palabra griega αὐξητικός (auxetikos), que significa "lo que tiende a aumentar", y tiene su raíz en la palabra αὔξησις o auxesis, que significa "crecimiento" (sustantivo). Esta terminología fue acuñado por el profesor Ken Evans de la Universidad de Exeter.

Los científicos han sabido sobre materiales auxéticos por más de 100 años, [2] pero sólo recientemente han dado una atención especial. El primer ejemplo publicado de un material sintético auxética estaba en Science en 1987, titulada "Estructuras de espuma con una con Coeficiente Poisson Negativos" [3] por RS Lagos de la Universidad de Iowa. El uso de la palabra auxética para referirse a esta propiedad probablemente se inició en 1991. [Cita requerida]Típicamente, los materiales auxéticos tienen una baja densidad, que es lo que permite que las zonas de bisagra de las microestructuras auxéticos a la flexión. [4]Los ejemplos de materiales auxéticos incluyen:Ciertas rocas y minerales [2]tejido óseo vivo (aunque esto sólo se sospecha) [2]Variantes específicos de polímeros politetrafluoretileno como Gore-Tex [5]Papel todos los tipos. Si un artículo se estira en una dirección en el plano que se expandirá en su dirección de espesor, debido a su estructura de red. [6]Estructuras personalizadas diseñadas para exhibir especiales diseñados Poisson ratios. [7]

CALLISTER, Jr., W.D. Materials Science and Engineering. 7 º ed. New York: John Wiley &Sons, Inc, 2007.2 MORREL, R. Measuring Elastic Properties of Advanced Technical Ceramics – A review. UK

National Physical Laboratory Report, n. 42, 1996. 41p.3 HIBBELER, R.C. Resistência dos Materiais. 5 º ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008.4 HALL, L.J., COLUCI, V.R., GALVÃO, D.S., KOSLOV, M.E., ZHANG, M., SÓCRATES,

O.D., BAUGHMAN, R.H. Science, v.320, n. 5875, p. 504-507,2008.