Zieht man an im Alltag üblichen Materialien, so dehnen oder strecken sich diese in Zugrichtung und werden im Querschnitt schmaler. Diese Eigenschaft können wir auch bei flächigen Textilien beobachten. Auxetische Strukturen verhalten sich hier anders. Sie haben die verblüffende Eigenschaft, sich unter Zugbelastung nicht zu verändern oder sogar ihre Breite oder Dicke zu vergrößern. Diese Eigenschaften sind zum Beispiel bei Schutztextilien oder textilen Filtermedien von Vorteil. Die DITF erforschen auxetische Gewebe für verschiedene Anwendungen.
Die bisherige Forschung im Bereich der auxetischen Gewebe konzentrierte sich auf Faserverbunde. Diese Strukturen weisen naturgemäß eine hohe Steifigkeit auf. Dadurch sind sie für Anwendungen geeignet, bei denen sich das Material nur einmalig verformen muss. Andere Forschungsansätze haben auf Garnebene auxetische Eigenschaften erzielt, die nach Zug wieder ihre ursprüngliche Form erreichen. Diese negative Querkontraktion kann mit der Poissonzahl quantifiziert werden; sie nimmt für Auxetikstrukturen Werte von ±0 aber auch deutlich negative Werte an. Der Effekt wird in der textilen Fläche jedoch durch andere Struktureinflüsse überlagert und dadurch eingeschränkt. Aus diesem Grund erforschen die DITF eine textile, biegeschlaffe Struktur direkt auf Gewebebasis, die über reversible, auxetische Eigenschaften verfügt.
Um diese Eigenschaften zu erreichen, wurden spezielle Mehrlagengewebe entwickelt, die im Dickenaufbau der geometrischen Struktur einer Sanduhr sowohl in Schuss- als auch in Kettrichtung ähnelt. Diese Geometrie führt zu einer Verdichtung des Gewebes unter Druckbelastung, was etwa bei Schutzbekleidung vorteilhaft ist. Einwirkende Kräfte wie Stöße werden deutlich abgemildert. Gleichzeitig erlaubt die Struktur eine sehr gute Anpassung an unterschiedliche Körperformen. Umgekehrt wird das Gewebe unter Zugbelastung breiter oder dicker. Dies kann zu einer größeren Fläche oder einem größeren Volumen führen, wie es bei Filtrationsaufgaben gewünscht ist.
Die im Rahmen des Forschungsprojektes „Auxetische Webstrukturen“ (1IF22730N) an den DITF entwickelten Gewebestrukturen verfügen somit über eine einstellbare Poissonzahl mit negativen Werten bis zu −2. Der auxetische Effekt ist dabei nicht nur einmalig, sondern zuverlässig unter wiederkehrender Belastung nachweisbar.
Bild: Gespanntes auxetisches Gewebe mit einer Wirkungsrichtung. Foto: DITF
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