Flytande kristallelastomer med auxetic kapacitet, visar sin flexibilitet och höga optiska kvalitet. Kredit:Devesh Mistry
Forskare har upptäckt det första syntetiska materialet som blir tjockare - på molekylär nivå - när det sträcks.
Forskare under ledning av Dr. Devesh Mistry från University of Leeds upptäckte ett nytt icke-poröst material som har unika och inneboende "auxetiska" stretchegenskaper. Deras resultat publiceras idag i Naturkommunikation .
Det finns material i naturen som uppvisar auxetic egenskaper, som kattskinn, det skyddande lagret i musselskal och senor i människokroppen. Experter har aktivt forskat på syntetiska auxetiska material i mer än 30 år, men har hittills bara kunnat skapa dem genom att strukturera konventionella material med hjälp av komplexa tekniska processer, inklusive 3D-utskrift. Dessa processer är tidskrävande, kostsam, och kan leda till svagare, porösa produkter.
Identifieringen av en syntetisk molekylär version är ett stort steg framåt för fysiker, materialvetare och utvecklingsföretag, men forskare erkänner att mer forskning behövs för att utveckla en fullständigare förståelse för vad som driver det auxetiska beteendet och hur detta beteende kan tillämpas kommersiellt.
Dr. Mistry, från School of Physics and Astronomy i Leeds, sa:"Det här är en riktigt spännande upptäckt, som kommer att ha betydande fördelar i framtiden för utveckling av produkter med ett brett användningsområde. Detta nya syntetiska material är i sig auxetiskt på molekylär nivå och är därför mycket enklare att tillverka och undviker de problem som vanligtvis finns med konstruerade produkter. Men mer forskning behövs för att förstå exakt hur de kan användas."
Microscope Elastomer Stress-Strain Enclosure (MESSE) - skräddarsydd utrustning designad av Devesh Mistry som används i LCE-forskning. Kredit:Devesh Mistry
Han tillade:"När vi sträcker konventionella material, såsom stålstänger och gummiband blir de tunnare. Auxetic material å andra sidan blir tjockare.
"Auxetics är också bra på att absorbera energi och motstå frakturer. Det kan finnas många potentiella tillämpningar för material med dessa egenskaper, inklusive kroppsskydd, arkitektur och medicinsk utrustning. Vi har redan lämnat in ett patent och pratar med industrin om nästa steg."
Utöka potentialen för flytande kristaller
Teamet upptäckte det ännu inte namngivna materialet medan de undersökte kapaciteten hos Liquid Crystal Elastomers. Flytande kristaller är mest kända för sin användning i mobiltelefoner och tv-skärmar och har både flytande och fasta egenskaper. När de är länkade med polymerkedjor för att bilda gummiliknande nätverk, de har helt nya egenskaper och möjliga tillämpningar.
Devesh Mistry och Helen Gleeson. Kredit:University of Leeds
"Våra resultat visar en ny användning av flytande kristaller utöver plattskärmar och tv-apparater som många av oss är bekanta med, sa professor Helen Gleeson, studie medförfattare och chef för fysik och astronomi vid Leeds.
"Det här nya syntetiska materialet är ett bra exempel på vad fysikforskning och utforskande av potentialen hos material som flytande kristaller kan upptäcka. Samarbete mellan forskare med flera expertområden och de omfattande tekniska faciliteter vi har på Leeds gör den här typen av utforskning och upptäckt möjlig."
Instrumenten och expertis hos personalen vid Leeds Electron Microscopy and Spectroscopy Center (LEMAS) vid universitetet gjorde det möjligt för teamet att noggrant testa det nya materialet.
Professor Gleeson sa:"Vi ville vara säkra på att materialet inte skulle gå sönder eller bli poröst när det sträcks till dess gränser. Vårt LEMAS-center hade verktygen för att göra detta."
