膨胀聚合物材料是人造材料，其特点之一是具有负泊松比。负泊松比是由于其晶胞的独特几何形状所致，包括手性结构、凹入结构和旋转单元刚性配置等协同工作产生所需的膨胀行为。这些材料在如冲击/弹道、声学、汽车、形状记忆、应变传感器、电磁屏蔽、智能过滤器、缓冲、生物医学和体育等新应用领域具有出色的性质，备受人们关注。

      起初人们发现了热解石墨、α-方石英、猫皮和沸石等天然材料中独特的膨胀行为。后来，又在碳的同素异形体、聚合物泡沫、多孔聚合物材料、层压板和由具有柔性晶体结构的晶体组成的材料中也观察到了这种行为。通过研究发现这类材料具有很好的机械性能，例如抗压强度高、断裂强度高、抗剪切性能高、能量吸收能力强，具有可变渗透性。

   除以上几种方法目前还有摸具法、向心冷冻铸造，一步法 CO 2发泡工艺，聚合物复合材料等方法都可以制作膨胀材料。

geometrical structure

之前科学家已经研发出了具有凹入几何形状且泊松比值为 -0.7 的膨胀聚氨酯 (PU) 泡沫，而现今使用聚氨酯 (PU) 海绵作为模板，制造了具有扣状结构的 3D 银纳米线导体对该材料进行了改进，其具有屈曲结构，所开发的 3D 导体表现出了膨胀特性和对曲面的出色贴合性。其具有优良的机械性能，如抗剪切和压痕、提高的韧性和能量吸收（EA）以及在拉伸（压缩）时会反常地膨胀（收缩）。下图为非膨胀聚氨酯 (PU) 泡沫与膨胀屈曲聚氨酯 (BPU) 泡沫的比较。

       用发泡聚四氟乙烯 (PTFE) 制成了一种微孔聚合物材料。这种材料具有由相互连接的结节和原纤维组成的结构，其膨胀行为归因于原纤维的铰接促进了结节的平移。基于该概念还开发了多种膨胀聚合物包括超高分子量聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚丙烯腈和聚酯。

      科学家研究发现了具有分层细胞结构的纳米纤维气凝胶。其所开发的纳米纤维气凝胶表现出归因于细胞壁反转的膨胀特性。另一种基于凯夫拉气凝胶的 3D 打印膨胀结构表现出优异的机械性能、多功能性和可调的泊松比。

在汽车工业中的应用主要集中在设计车身和安全设备（如安全气囊）的防撞材料。膨胀聚合物的独特性质使其能够更有效地吸收能量并均匀分散冲击力，从而降低发生碰撞时乘客受伤的风险。此外，这些聚合物还可用于开发高性能轮胎，增强抓地力、牵引力和道路稳定性。膨胀聚合物卓越的拉伸和膨胀特性有助于提高轮胎在制动和加速时的抓地力，提高安全性和可靠性。

       泡沫变薄和出汗过多等问题影响着轮椅使用者的使用体验。由于膨胀泡沫具有出色的抗压痕性、均匀的压力分布和显著的剪切刚度，非常适合用作轮椅坐垫。通过提供更好的压力分布和降低皮肤感染的风险，膨胀泡沫可能显著提高轮椅使用者的舒适度和生活质量。

      多重膨胀特性的聚氨酯泡沫作为高效声波吸收剂。当声波首次遇到压缩比较高的区域时，吸声性能会略有增强，特别是在低频范围内。这种改进归因于膨胀材料弯曲开孔微结构的小孔，当低频声波进入时，这些小孔有利于多次散射。另一方面，当声波首次进入压缩比较低的区域时，吸声性能会趋于提高，特别是在高频范围内。这是因为该区域的孔径较大，使与高频声音相关的较短波长更容易进入。