负泊松比材料的结构与性能.pdf

第17卷第6期 高分子材料科学与工程 v。1，l7．N。6 MATERIAI，SSCIENCEANDENGINEERINGNo、2001 ：。u1年11月POI，YMER 负泊松比材料的结构与性能 杨鸣波，阳 霞，李忠明，冯建民 四川大学高分子扫f料科学～工程系；高舒子材料国家重点实验事四川成都610065 擅妻：介绍了盘泊松比材料的种类、性能，用速，微观结构、测试手段及应用前景，重点阐连了自泊松比材 料的徽观结构度其所具有的特殊性能。 关键词：负泊松比；结构；性能 5-04 中圈分类号：TB39 文献标识码：A 文章编号：1000—7555(2001)06—001 负泊松比材料是材料领域正在进行的一个 膨胀，推挤六边形的各顶点．用这种方法所制造 新兴课题。泊松比的定义为u一一e，／q，其中E． 的泡沫塑料经测试泊松比为负值”。。 为横向正应变；￡，为纵向正应变，泊松比的物理 此后，科学家又陆续发现了其他一些具有 意义是反映物体伸缩变形时的体积变化．泊松 负泊松比的材料。Evans发现聚四氟乙烯 比越小．材料拉伸变形过程中体积变化越太。 (PTFE)具有负泊松比特性。这种材料内部含 普通材料在拉伸时出现细颈化现象而压缩 有卵形块状结构，通过原纤维结构将其连接，卵 时横向体积变大，泊松比为正值，根据实验测 形块之间相互重叠，原纤维为卷曲状。当沿着原 试，大部分现有高分子化合物的泊松比在0．3附 纤维方向将材料进行拉伸时．材料内部在宽度 近”-。特殊地，橡胶的泊松比约为0．j．称为不可 方向上发生僵硬的格子排列．用它制作的动脉 压缩性材料。 管在拉伸时潢向膨胀，证明此种材料具有负泊 尽管大多数材料的泊松比为正值，科学家 松比现象。此外，Evans将原纤维和块状结构置 却早在100年前发现，一些特殊的物质具有负 人聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)中，使制得的材料 泊松比值，例如母牛乳头部分的皮肤．以及一些 同时具有PTFE和负泊松比材料的强度和硬 特殊的人造高分子物“。。随着材料科学的发展． 度Lz‘。 材料科学家已经越来越重视负泊松比材料的研 其后．AnselmGriffin使用液晶型高聚物 究．并且将制造具有广泛应用价值的负泊松比 (内含有杆状结构)来模仿节状和原纤维排 材料视为高分子领域的一大科学突破，并给予 列n。，JeffMoore将金属添加到泡沫塑料中形 这种材料特殊的英文名字：auxeticn-(希腊语拉成具有负泊松比的金属泡沫(copperfoam)材 伸膨胀的意思)。 料，可以添加的金属有铜、银等。也有人发现多 元酯与PE合成的纤维性材料及具有可回复性 1负泊松比材料的研究现状 的泡沫塑料也有负泊松比现象。 1．1 负泊松比材料的种类 研究发现，负泊松比现象也存在于一些具 除了上述天然的负泊松比材料外，在1987 有典型结构特征的高聚物体系中。如多孔性固 年由I．OWA大学的RoderickI．akes从普通的 体¨。、具有细胞可以翻转的二维尺寸的蜂窝状 多面体着手．将内部包含有蜂窝状六边形泡孔