心脏支架、折纸艺术与超材料设计

 泊松比（Poisson's ratio）是力学中的一个概念，它的定义是材料受到纵向压力（或拉力）的时候，在弹性范围内它的横向变形量与纵向变形量的比值，泊松比也叫横向变形系数。人们在日常生活中所见到的大部分材料的泊松比都在0~0.5之间，例如：空气的泊松比为0，铝的泊松比为0.33，水的泊松比为0.5。传统材料受到外力挤压的时候，在压力作用的方向会收缩，而同时在垂直于压力的方向会发生膨胀。而负泊松比材料则正好相反，当负泊松比材料受到外界压力的时候，其同时会在平行与垂直于外力的方向发生收缩。负泊松比材料在军事、航天航空、汽车、船舶、医疗、体育用品等各个行业有着广泛用途。负泊松比特性很大程度上是由其微观几何结构所决定。所以可以通过设计其微观结构来获得所需的材料特性，这也催生了一个新兴的研究领域--超材料设计（meta-material design）。心脏支架就是一个几何、材料、机械和医学等多个学科结合的例子。