介绍增大的材料欧洲杯足球竞彩

男性教授安德鲁•艾德森、原理的材料与工程研究所研究员(梅里)由谢菲尔德哈勒姆大学,AZoM谈论关于他的工作与增大的材料,欧洲杯足球竞彩包括应用程序和其发展的未来。

你能给一个简短的描述一个增大的材料是什么吗?

一个增大的材料变厚在一个或多个width-wise沿着其长度方向拉伸时。相反,纵向压缩时变得更薄。这与“正常”材料时倾向于薄拉伸-拉伸橡皮筋,例如,或加厚压欧洲杯足球竞彩缩。定义属性的一个增大的材料,因此,它具有一个或多个负泊松比(相对于“正常”表现出的积极的泊松比材料)。欧洲杯足球竞彩

你有什么具体的例子的增大的材料?欧洲杯足球竞彩

材料包括自然和人为的范围。欧洲杯足球竞彩它涵盖了从大规模结构纳米尺度上,它跨越了经典类聚合物,复合材料,金属和陶瓷。所以用天然材料,我们可以看自然产生的晶体硅酸盐欧洲杯足球竞彩;α-cristobalite是增大的。

也有相关的材料,如沸石和那些现在已知是增大的。欧洲杯足球竞彩在生物技术方面,一些皮欧洲杯足球竞彩肤组织和软组织增大的报道,也有暗示某些形式的骨头是增大的。此外,早期胚胎组织报道是增大的。看起来在自然界中我们开始表面划痕和发现更多的材料,是增大的。欧洲杯足球竞彩

人造的,让我们开始在宏观尺度。我想说我知道最大的人工增大的结构可能是在1950年代设计的石墨核心的核反应堆。因此,在米尺寸的石墨块的规模,你可以得到结构是增大的。

增大的泡沫。图片由:梅里

向下移动一点极端的宏观尺度上,我们会看到像蜂窝,和其他细胞truss-like结构,可以增大的。然后我们进入泡沫之类的东西。我们知道金属、陶瓷和高分子泡沫材料是增大的。进一步下降,我们可以使微孔聚合物,或微孔,增大的形式。

你进入碳纤维增强环氧复合材料。你安排这些复合材料的层(或厚度)你可以在增大的效果最终设计,使刚性增大的复合材料。我们进入诸如microfabricated版本的一些我刚才提到的,所以按比例缩小二维和三维多孔结构使用3 d印刷流程,西甲技术,和其他精密加工技术。我们进入有趣的材料特性几微米大小的。欧洲杯足球竞彩

进一步下降,然后进入分子或纳米结构。所以我所提到的,例如,自然产生的硅酸盐早些时候,α-cristobalite和α-quartz在某些方向和在特定的温度可以增大的。我们也意识到自然结晶聚合物,所以某些形式的结晶纤维素是增大的。

具有负泊松比有什么影响在这些材料的属性?欧洲杯足球竞彩有负面影响一些属性吗?

浏览任何标准教科书材料弹性好,或者做一个互联网搜索,它不会花你长确定的表达式相关的其他欧洲杯足球竞彩材料特性材料的泊松比。从历史上看,当寻求优化或达到极值的性质,材料的泊松比普遍认为的值不能被改变,通常有一个积极的价值约0.33 + 0.25 +对大多数材料。欧洲杯足球竞彩

近年来的发展和发现的材料具有负泊松比的值,和我们能够调整它的大小通过制造修改底层材料内部结构和变形欧洲杯足球竞彩机制,促使我们重新思考的角色发展的泊松比材料增强属性。我们现在意识到,一个负泊松比可以导致其他属性非常戏剧性的增强和正泊松比材料不容易实现。欧洲杯足球竞彩

例如,如果我们考虑各向同性线弹性材料的弹性响应描述的材料是完全只有4个相互关联的属性:泊松比、杨氏模量、剪欧洲杯足球竞彩切模量和体积模量。各向同性材料的泊松比的范围被限制为1和+ 0.5之间。欧洲杯足球竞彩

从剪切模量之间的关系、体积弹性模量和泊松比原来的积极限制泊松比(对应于橡胶)提供了一种材料,很容易变形(通过剪切),但相对不可压缩。另一方面,负泊松比的极限1产生的材料很难剪(即保持形状),但相对可压缩(体积变化很容易)。

类似的考虑,和实验测试,表明增大的可能导致一系列其他财产的增强,包括例如:

• 增强抗压痕(因缩进下的物质对象的倾向致密沿着和横向缩进方向为增大的材料)
• 增强断裂韧性
• 自然倾向于产生dome-like曲率板材料在纯弯曲,而不是saddle-shape采用积极的泊松比材料
• 增强的拉伸或压缩时孔隙度变化
• 提高能量吸收(冲击、振动、超声)
• 增强“anchorability”通过易于插入周围材料由于横向收缩反应压插拔力;和阻力通过“锁定”去除由于横向膨胀置于拉伸切除时的力量

当我们考虑各向异性增大的材料泊松比的值的范围可以在任何方向变得无限。欧洲杯足球竞彩这可以产生额外的增强。例如,材料的定向泊松比-10年将经历一个数量级比加载更多的横向应变方向,导致应变放大。

增强也发现当增大的材料与其他材料相结合形成的复合系统。欧洲杯足球竞彩上述抗提取能力从周围材料置于紧张意味着包含增大的复合纤维增强纤维抗拔力。

包含压电陶瓷的压电陶瓷复合棒在一个增大的聚合物基质应该增强机电耦合。碳纤维增强环氧树脂复合材料的热膨胀行为可以通过调优通过引入增大的夹杂物,与巨大的潜力减少微裂缝和变形通常与这些系统残余热应力有关。

的任何负面影响,这实际上取决于财产你之后。回到第一个例子,如果你想要一个可以改变形状的材料很容易但相对不可压缩然后增大的材料不得前进的道路。欧洲杯足球竞彩关键是要理解泊松比之间的关系和属性(或属性)的组合所需的特定的应用程序。

增大的属性通常是各向异性的性质,例如在一个矩形你只观察现象不一定横向拉伸的方向和纵向拉伸时方向?

通常,对于大多数材料和系统,我们必须欧洲杯足球竞彩遵守我们所说的“对称合规矩阵”。所以,你刚才提到的例子中,如果你有一个矩形,2 d增大的材料,你把它在水平方向上,它几乎肯定会在另一个方向增大的,当你把它在垂直。可能是轻微的和非常大的,但提供的材料符合经典弹性理论——许多材料做的,当然,那么应该是这样的。欧洲杯足球竞彩

左:增大的泡沫放松。右:在张力增大的泡沫。图片由:梅里

你可能会改变在同一个平面上也不是拉水平或垂直,但如果你拉在一个离轴方向,比如30度水平,你可能会得到不同的,积极的泊松比。在一个平面上,你可以得到不同的迹象(正面或负面)的泊松比,但对于每一对相互正交的方向应该通常有相同的信号。

现在,当你得到三维材料,不过,例如一个长方体,你可以想象你拉的情况在轴向和横向方向之一是增大的,但在另一个横向,即使它是朝着同一个方向使劲,这是传统。我们当然在我集团的聚合物泡沫材料,例如。我们可以处理泡沫,有不同的泊松比的值在不同的飞机。

这些材料的潜在应用是什么?欧洲杯足球竞彩行业特别是可以受益于他们使用什么?

增大的效果已经被利用在某些产品和应用程序,虽然无意中在某些情况下或在不知情的情况下。也许最明显的例子是扩大霍伯曼领域教育玩具受美国总统和世界各地的孩子,和鼓舞人心的真实世界的应用程序的可部署的圆顶结构避难所和建筑物。

回到过去,许多石墨核反应堆的核心结构在1950年代开发的设计保留其形状(在发生地震),但允许扩张或收缩(由于温度和辐射效应)。这正是剪切强度和压缩性增大的材料和我们现在预计,正如已经指出的那样,石墨结构,事实上,增大的横向平面。

在非常大的时间尺度,和思考刚才提及的材料而不是结构,我们发现自然进化的生物材料与增大的效欧洲杯足球竞彩果。我们想了解为什么大自然这样做,但这可能是相关的申请材料了。

牛颈总动脉显示增大的字符,例如。有没有可能增大的字符会导致降低血管破裂的倾向的增强断裂韧性增大的?或者是相关的控制通过动脉血液流动。

一个简单的考虑各向同性弹性材料制成的血管显示的内腔下动脉或静脉保留相同的横截面积变化血压如果材料泊松比接近1的增大的限制,影响血液流动。理解大自然为什么以及如何发展增大的材料提供动力的发展新的和改进的人造材料。欧洲杯足球竞彩

转向产品正在开发最近,我们看到的增长被申请的专利申请数量增大的产品,而这些现在被成功带到市场。下一个例子是甲微G驱动“伏特”运动鞋包含一个增大的鞋上。

增大的好处包括提高舒适和适合的运动鞋复杂的大小和形状的脚在休息和体育活动。由谢菲尔德哈勒姆大学我们看到体育应用面积增大的未来增长与体育工程师,我工作在我们的体育工程研究开发中心影响保护系统,利用极大地提高了冲击性能增大的组件(模仿自然增大的盔甲保护系统由一些贝壳)。

大多数应用程序开发工作到目前为止可能已经被有关航空航天和其他运输行业。这里应用包括振动阻尼结构和材料,弯曲的组件(如鼻锥),变形(形变)结构,复合材料在降低(替代)潜在的损害,清洗过滤器,欧洲杯足球竞彩和较轻的复合组件。

医疗和生物医学设备代表增大的另一个领域正越来越被视为提供解决方案交付技术更有效的治疗。包括动脉假肢、人工椎间盘植入扩张器和支架,创造空间和器官收缩为腹腔镜手术设备,药物传输系统,超声成像仪、眼科设备,髋关节植入设备,为组织工程支架,annuloplasty假肢。

其他部门在增大的应用程序正在开发包括国防(如爆炸窗帘和影响保护组件)和服装(衣服有增加舒适和适合)。

与自然产生的增大的材料,你需要有很多的操作之前,他们可以用于实际应欧洲杯足球竞彩用?

多年来,他们已经进化当前应用程序使用它们的天性,所以他们可能已经在他们优化的实际应用。在生物材料方面,你使用它们在自欧洲杯足球竞彩然状态。如果你要做一个软组织移植,那么它的存在,你不超过你目前要做的一块皮肤转移到另一个位置。

如果我们看看方石英的例子,增大的行为一直以单一的晶体结构,这是各向异性得到不同的价值观和不同方向的泊松比的迹象。α-cristobalite有趣的是,当你想出一个多晶的平均总泊松比,你最终得到的一个总体各向同性增大的材料。

如果你想要一个增大的填料,例如,放到一个复合系统在某种程度上受益于增大的属性,然后多晶α-cristobalite粉是一个有趣的材料,你可以使用最少的进一步处理之前,您可以使用它。

你提到的医疗和生物医学设备,可以使用增大的材料。欧洲杯足球竞彩有很多现有的在这个市场占主导地位的材料如钛合金、超高分子量聚乙烯(UHMW欧洲杯足球竞彩PE),陶瓷,氧化铝,那么在哪些方面你认为增大的材料可以提供这些好处吗?

好吧,我们不可能提供的好处,但我们可能会增大的变种人。举个例子,如果你想髋关节植入物由钛合金制成,有特定的原因,但其中一个问题是,钛合金的比骨头硬植入插入。

现在,可以创建问题诸如stress-shielding而言,这意味着体重基本上是由钛合金,,给你末端的移植问题。得到骨头的生长是非常痛苦的,因为它是重载由于压力下降植入干细胞。

在茎的顶端,骨头相对卸阀杆在哪里,以便变得相当疲弱,骨折和失败。得到痛苦的骨骼生长底部的植入和弱脆弱,在高端植入材料。

思考的方式使不像钛合金固体植入物,例如钛网。我们最近做的一些工作,说,如果你可以让网在一个增大的形式,不仅可以得到更好的匹配(年轻的)的网模量你的骨植入它,但你也提高应力屏蔽效应。

还可以获得其他好处,比如它可以更容易插入骨腔,或者你需要一个略小的骨腔在你把移植前准备。这些将帮助愈合过程,因为你少骨在第一时间删除。

随着时间的推移,目前植入放松——因此您需要修改替换操作,我们可以设计增大的植入物,你可以放在一个紧缩机制。所以你需要一个不那么激进的行动,将使您能够re-tighten植入物和保护,事实上,增强设备的生命周期。

与UHMWPE当你想到髋关节植入物,当你想到植入的套接字,UHMWPE的黄金标准是这些类型的套接字衬里,很好的理由,如耐磨性。我们相信,如果我们使用一个增大的版本的UHMWPE和增大的UHMWPE可以,那么我们相信最终会给我们改善耐磨性增大的影响。

再次,它不会取代材料,我们只是使它在一个增大的形式给它优化应用程序的属性的目前被用于。

与很多奇妙的创新一样,有困难时扩大生产规模生产规模。你认为这将是一个问题也增大的材料吗?欧洲杯足球竞彩

这一切都取决于你正在考虑的特定类型的增大的材料。在某些情况下增大的材料的使用将提高产品的制造。欧洲杯足球竞彩在最近的运动鞋,自然增大的材料符合所需的多个曲面形成的鞋上。这意味着鞋上可以使用更少的材料(事实上,它可以由一块),从而减少需要剪裁和缝纫过程所需的常规材料的鞋鞋面。

的使用,增大的夹杂物的热响应裁缝碳纤维增强复合材料是另一个例子,制造业将会大大提高。最终,它将删除或显著减少,当前需要额外的所谓的“平衡”的复合层。这不仅会降低碳纤维的数量和成本昂贵,但也会大大简化目前的复合层压组件所需的复杂的设计过程。

一些增大的材料开始使用相同欧洲杯足球竞彩的材料和制造过程和常规材料。例子包括增大的碳纤维复合材料(相对于复合材料包含增大的内含物)以及增大的针织面料。所以在这种情况下,没有生产吞吐量或成本上的差异。

其他的例子使用现有的生产流程和原料,但由于不寻常的或需要仔细控制工艺参数,将限制产量和/或成本。欧洲杯足球竞彩增大的聚合物的生产使用熔融挤出单丝和电影是一个很好的例子。

这些通常是处理温度附近的初始粉末的熔化温度,要求通信速度相对较慢。这个过程已经成功地扩大商业规模的挤出机,但产量目前仍明显低于传统单丝和电影商品。

同样,生产增大的双螺旋结构的纱线,包括包装和核心组件,和增大的面料制成,需要非常仔细的定位和/或固定的包装组件,并关闭控制相邻纱线、分别,从而使生产过程比传统包装纱线和布料。

所以范围进行进一步的研究和开发将这些类型的增大的材料向更广泛的商业化生产,这是我们积极追求由谢菲尔德哈勒姆在挤压的情况下纤维和电影。欧洲杯足球竞彩

还有增大的材料的生产流程对现有不能使用传统的等欧洲杯足球竞彩价物。这是一个巨大的障碍,因为它意味着另一个过程是必需的,以及相关的成本建立加工厂。在某种程度上这是增大的蜂巢。

商业的胶水,把过程用于生产传统六角铝蜂窝,例如,不能用于使增大的凹角六角等价。然而,最近的事态发展在快速原型和其他技术,如剪纸艺术,以及替代蜂窝几何学的发展,克服这一障碍的商业生产。

最后,还有那些增大的材料要求传统的物质转化为增大的形式。欧洲杯足球竞彩这额外的时间和成本的惩罚,因为它需要一个后处理阶段相比,传统材料本身。第一个报道合成增大的材料,增大的开孔泡沫,这里就是一个很好的例子:传统的泡沫实际上是受到压缩和热处理生产增大的泡沫。

变体在这过程包括用溶剂代替加热阶段阶段,但尚未过程增大的泡沫直接从发泡过程并没有被报道。

你如何看待在未来发展中增大的材料?欧洲杯足球竞彩特别是,你怎么相信由谢菲尔德哈勒姆大学进行的研究将会参与这个发展?

我认为未来的发展增大的看待事物就像将增大的效果和其他功能的效果。所以你可能会想要导电增大的未来应用。所以多功能化,我认为,是关键。我认为能够缩小到纳米尺度,有效设计内在增大的行为为材料是另一个关键领域。欧洲杯足球竞彩

的能力与梯度增大的材料结构和性能是另一个我看到了巨大的潜欧洲杯足球竞彩力,确保材料正确的函数/属性为应用程序在正确的地点。我们已经做了相当多的工作最近梯度增大的。

扩大范围的增大的材料可用,这样,增加了意识的行业内增大的效应及欧洲杯足球竞彩其可能性是加快商业银行吸收的关键。我想把在诸如制造业的进步帮助我们扩大范围的增大的很重要,同样会增大的参与改善生产流程。

我认为在哪里工作由谢菲尔德哈勒姆将符合这一愿景?我认为目前的关键领域之一是向自然学习。我坚信自然进化材料多年来优化应用程序的功能。欧洲杯足球竞彩所以我们要理解自然材料增大的,为什么这样做,我们可以应用在新材料和潜在的应用。欧洲杯足球竞彩

我们看到的各种行业,我们已经做了相当多的工作在过去的有关航空和运输。最近,我的小组现在看医疗。例如,我们正在与外科医生的团队去开发一个可扩展的设备基于增大的腹腔镜手术原则。我认为医疗保健是下一个部门遵循从航空在增大的方面,我们是解决。

我认为我有意识的另一部分是医疗和航空航天有很长的资格的时期,因此,交货期。很重要的领域比目前更多的应用程序,很快。所以我看媒介行业。

举个例子,我在这里与体育工程师工作(由谢菲尔德哈勒姆)开发下一代体育技术增大的材料。欧洲杯足球竞彩我与架构师和观察方案建筑和避难所,好回到天然材料,我开始的地方。欧洲杯足球竞彩我们最近刚开发了一个结构化的建筑表皮的概念,基于自然增大的皮肤胶原纤维的排列。

这些类型的当前区域,我们将在谢菲尔德哈勒姆。寻求商业扩张和做,在一些领域有一些非常明确的应用程序,但也试图通过观察媒介行业的加速。

关于男性教授安德鲁•艾德森

在加入由谢菲尔德哈勒姆大学材料与工程研究所欧洲杯足球竞彩2013年,安德鲁材料研究所的主任和创新,科学和博尔顿大学材料物理教授。欧洲杯线上买球

他也曾在核工业(BNFL)与两家公司举行董事,并与业界合作研究中心扮演主要的角色,联盟和网络。

他曾在6 EPSRC面板(包括面板的椅子),发表了大约130篇论文,专利申请14日合作发明者。

他出现在BBC电视和收音机,和他工作在科学博物馆展出(伦敦)。欧洲杯线上买球奖项包括航空航天工业部门的肯尼斯·哈里斯詹姆斯奖IMechE的董事会。

安德鲁的主要研究重点是先进和智能材料有不同寻常的机械和热性能的应用程序在交通、医疗技术、先进制造和低碳行业。欧洲杯足球竞彩主要活动是增大的研究(负泊松比)材料,包括增大的聚合物、复合材料和从宏观尺度的纳米无机物。欧洲杯足球竞彩