Бразильские и американские ученые создали бумагу из углеродных нанотрубок, которая при растяжении в продольном направлении может как сужаться, так и расширяться в поперечном направлении, сообщает Physics World со ссылкой на статью в журнале Science.
Большинство веществ при растяжении уменьшаются в поперечном направлении. Соотношение изменений размеров описывается коэффициентом Пуассона: отношением поперечного сжатия к продольному растяжению. Коэффициент, как правило, положителен. Для пробки он примерно равен нулю, для большинства видов стали – 0,3, для резины – почти 0,5 (это максимальное значение).
Существуют, однако, и материалы с отрицательным коэффициентом Пуассона, то есть такие, которые при растяжении, вопреки ожиданиям, "утолщаются". Такие материалы называются ауксетическими, к ним относятся некоторые виды горных пород и тканей живых организмов.
Бразильско-американская группа обнаружила, что ауксетичность присуща бумаге, сделанной из углеродных нанотрубок (buckypaper) – тонким листам, технология производства которых похожа на технологию производства обычной бумаги. Более того, бумага, в зависимости от своего состава, может иметь как положительный, так и отрицательный коэффициент Пуассона.
Бумага состоит из однослойных и многослойных нанотрубок, многослойная трубка как бы содержит несколько концентрических однослойных. Увеличение доли многослойных нанотрубок в сырье вызывало резкое изменение коэффициента Пуассона в бумаге: с 0,06 до -0,20. У такой бумаги также повышалась тягучесть и прочность. Исследователи разработали математическую модель, объясняющую такое поведение бумаги.
Ученые надеются, что материал с такими свойствами можно будет применять для изготовления уплотнительных прокладок, искусственных мышц и специальных датчиков.