该综述系统地总结了负泊松比材料的最新研究进展,分析了应变,微观结构等调控材料泊松比的方法。最后阐述了各种功能材料中多种负系数特性(负泊松比,负热膨胀以及负压缩性)以及它们之间可能的共存现象,并提出了负泊松比材料的潜在研究方向和调控泊松比的新方法。
作为基本的弹性变量,泊松比(Poisson’s ratio)定义为在垂直与加载方向与加载方向之间的形变量比值。它表征了材料在载荷作用下发生形状畸变或者体积变形之间的竞争,为衡量材料受力下的弹性形变提供了最基本的度量标准,并在材料和力学等领域得到广泛的应用。
综述了负泊松比材料的研究进展,包括负泊松比材料理论研究、天然和人工制备,特别是当前各类热门材料(包括生物材料,有机大分子材料,3-D打印材料,金属有机骨架材料和碳纳米管、黑磷以及诸多电子氧化物外延薄膜等低维材料)的负泊松比现象。分析了负泊松比材料所具备的几何/内在晶体结构,确定材料结构-负泊松比特性之间的关系。探索泊松比随材料结构和外界环境(温度和压强)的可变性,通过比较各类调控方式,寻找负泊松比材料,并对未来负泊松比材料的力学性能研究及应用进行了展望。
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