想象一下橡皮圈在拉伸時(shí)變胖,，在收縮時(shí)變瘦。這種名為細(xì)胞增大劑的材料實(shí)際上是存在的,，然而科學(xué)家完全沒法弄明白它們到底是怎樣工作的,。如今，一個(gè)新的數(shù)學(xué)模型或許能夠幫上忙,。研究人員表示,，這一模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)這些材料的特性，并為它們廣闊的應(yīng)用前景打開了一扇大門,，包括當(dāng)傷口膨脹時(shí)能夠給藥的繃帶,，以及抗震建筑結(jié)構(gòu)。
早在一個(gè)世紀(jì)以前,，德國(guó)物理學(xué)家Woldemar Voigt便在黃鐵礦晶體中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞增大劑,。他的研究發(fā)現(xiàn)，這些晶體在被拉伸時(shí)能夠變得更厚,。Voigt無法解釋這種奇怪的現(xiàn)象,，并且在當(dāng)時(shí)也沒有什么相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用，因此研究人員忽略了這項(xiàng)研究達(dá)幾十年之久,。
科學(xué)家在上世紀(jì)80年代重又把目光投向細(xì)胞增大劑,。研究人員開始合成一些具有細(xì)胞增大劑特性的材料，例如蜂窩聚合泡沫材料,，它們能夠在被撕扯后變大,，并且科學(xué)家同時(shí)也在研究如何進(jìn)一步利用這一特性。研究人員發(fā)現(xiàn),，細(xì)胞增大劑還非常適合吸收聲音,、震動(dòng)以及碰撞，從而使其成為絕緣,、減震以及汽車緩沖材料的絕佳候選者,。
在8月4日發(fā)表于英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)A卷》網(wǎng)絡(luò)版上的一篇論文中，馬耳他大學(xué)的科學(xué)家提出了一個(gè)有關(guān)細(xì)胞增大劑特性的通用數(shù)學(xué)模型,。文章的作者,、數(shù)學(xué)家及化學(xué)家Joseph Grima表示，這個(gè)模型最終闡明了當(dāng)一個(gè)細(xì)胞增大劑材料被拉伸時(shí)到底發(fā)生了什么,。該模型基于一種細(xì)胞增大劑,，這種混合物的結(jié)構(gòu)由一個(gè)彼此連接的長(zhǎng)方形和(或)正方形陣列構(gòu)成。模型揭示了當(dāng)材料被拉伸時(shí)，長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)——被稱為剛性旋轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)——會(huì)相對(duì)另一個(gè)長(zhǎng)方形發(fā)生旋轉(zhuǎn),，從而減少了材料的密度,，但同時(shí)卻增加了材料的厚度。Grima解釋說,，這一模型能夠預(yù)測(cè)任何材料的細(xì)胞增大劑特性,。
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期刊 Proceedings of the Royal Society A
標(biāo)題 Auxetic behaviour from connected different-sized squares and rectangles
作者 Joseph N. Grima, Elaine Manicaro and Daphne Attard
DOI 10.1098/rspa.2010.0171
英國(guó)布里斯托爾大學(xué)的航空工程師Fabrizio Scarpa表示，這一模型是“迄今為止我所見到的有關(guān)細(xì)胞增大劑特性的一個(gè)最全面的闡述”,。他說,，這項(xiàng)研究成果將在許多不同的領(lǐng)域點(diǎn)亮新的靈感，例如在多種電子設(shè)備中使用的液晶高分子材料的開發(fā),，以及航天器可折疊天線以及反射器的研制。（生物谷Bioon.com）
