Poissons tall

For de fleste materialer vi bruker i dagliglivet er Poissontallet positivt og har verdier mellom 0 og 0,5. Dette betyr at når materialet strekkes og Δl>0, vil tverrsnittet minke og Δd<0. Et material som strekkes blir altså tynnere, som man kanskje kunne forventet. Ved kompresjon av materialet vil man for slike materialer finne Δl<0 og Δd>0. Et materiale som komprimeres blir altså tykkere.

Kork har Poissontall ν≈0, som betyr at den ikke utvider seg når den strekkes. Dermed er den ideell for innsetting i for eksempel vinflasker, der man ønsker å kunne sette inn og dra ut korken uten store problemer. På den andre siden vil gummi utvide seg svært mye (mest av de vanligste isotropiske materialer) når det komprimeres, og ha Poissontall ν≈0,5. Gummi sitter dermed svært godt fast i et flaskehull. Man benytter av denne grunn, og på grunn av smaken, ikke gummi til vinflasker.

Et materiale med negativt Poissontall kalles et auksetisk materiale, og oppfører seg tilsynelatende rart. Når materialet strekkes og Δl>0, vil tverrsnittet øke slik at Δd>0 og materialet blir tykkere. Dette kan brukes til å lage festemekanismer som aktiveres ved strekking. Man finner også slik oppførsel i vanlig papir. Ved kompresjon av materialet vil man for slike materialer finne Δl<0 og Δd<0. Et material som komprimeres blir altså tynnere.

Dette siste er svært interessant, fordi slike materialer kan brukes til å absorbere store krefter som plutselig anvendes. Tenk deg for eksempel en brytematte der albuer og ben møter matten med stor kraft. Matten vil komprimeres og på samme tide bli tynnere i det området der kraften anvendes. Det betyr at mer materiale dras inn under for eksempel albuen, og absorberer derfor mer av sjokket enn en matte med positivt Poisson-materiale ville kunne gjøre. På tilsvarende måte kan man tenke seg at materialer med negative Poissontall ville kunne brukes til militære formål med det mål å absorbere sjokk eller eksplosjonsfragmenter.

Selv om man har kjent naturlige materialer med negative Poissontall i over hundre år, har disse vært såpass inkompressible at de ikke kunne benyttes i tekniske konstruksjoner. Den første syntetiske skumplasten med negativt Poissontall ble rapportert i 1987, men mangler fortsatt en del av de ekstreme kvalitetene man ser etter i for eksempel sjokkabsorbsjon. Figuren viser hvordan man kan lage todimensjonale syntetiske strukturer som kan simulere positive eller negative Poissontall. En normal bikubestruktur resulterer gjerne i et positivt Poissontall, mens en invertert bikubestruktur resulterer i et negativt Poissontall. Hvert år gjøres det mye forskning på å forstå og for å designe materialer med negativt Poissontall.

• auksetiske materialer
• materialfysikk
• bulkmodul