Hi-Tech

A обычная целлюлозная бумага, B бумага из однослойных углеродных нанотрубок, D бумага из многослойных углеродных нанотрубок (использовался сканирующий электронный микроскоп), C бумага из многослойных углеродных нанотрубок (использовался атомно-силовой микроскоп). Изображение из журнала 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 0,03, 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 коэффициент 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.