Ауксетные ткани: революция в защитной одежде

Обычные материалы при растяжении удлиняются в направлении усилия, но сужаются в поперечном сечении. Этот принцип применим и к двухмерным текстильным изделиям. Ауксетные структуры ведут себя иначе: они не только сохраняют свои размеры под нагрузкой, но и способны увеличиваться в ширину или толщину. Эти уникальные свойства открывают новые возможности для создания защитной одежды и высокоэффективных текстильных фильтров.

Предыдущие исследования в области ауксетных тканей фокусировались на композитных волокнах, отличающихся высокой жесткостью. Такие материалы подходят для применений, где деформация предполагается однократной. Другие подходы позволяли добиться ауксетных свойств на уровне пряжи, с возможностью возврата к исходной форме после снятия нагрузки. Отрицательное поперечное сжатие количественно определяется коэффициентом Пуассона, который для ауксетных структур принимает отрицательные значения. Однако, влияние других факторов в текстильной структуре ограничивало этот эффект.

Ученые из Немецкого института текстильных и волоконных исследований Денкендорфа (DITF) разработали инновационную, гибкую тканевую структуру на основе обычного плетения, обладающую обратимыми ауксетными свойствами. Для достижения этого были созданы специальные многослойные ткани, геометрия которых напоминает структуру песочных часов как по основе, так и по утку. Под давлением такая ткань сжимается, что значительно снижает силу ударов и других воздействий, повышая безопасность защитной одежды. Одновременно с этим, структура обеспечивает превосходную адаптацию к различным формам тела. При растяжении ткань, напротив, расширяется, увеличивая площадь поверхности или объем, что особенно полезно для задач фильтрации.

Разработанные в DITF тканевые структуры в рамках исследовательского проекта «Ауксетные тканые структуры» (1IF22730N) демонстрируют настраиваемый коэффициент Пуассона с отрицательными значениями до −2. Ауксетный эффект сохраняется не только при первом воздействии, но и надежно проявляется при многократных нагрузках.