Жёсткость, рассеяние энергии и гиперэластичность в иерархических многослойных композиционных нанопокрытых открытоячеистых полиуретановых пенах

Описываются изготовление, испытания и моделирование класса открытоячеистых полиуретановых (PU) пен, легированных многостенными углеродными нанотрубками (MWCNTs) и наноэкстрактами PU (PUDs), подвергнутых квазистатической циклической сжимающей нагрузке при больших деформациях. Легированные нано-чернильные пены получают с помощью многократной технологии погружного напыления, которая позволяет создавать нанооснованные пористые материалы путем последующей обработки готовых коммерческих открытоячеистых пен. Испытания проводятся до 18,5% сжимающей деформации для определения модулей при загрузке/разгрузке и поглощённой энергии после пяти циклов стабилизации. Для идентификации конститутивных параметров этих пен используются гиперэластичные модели Огдена с учётом эффекта Муллинса при циклической нагрузке. Результаты показывают, что применение слоёв MWCNT обеспечивает эффективное увеличение жёсткости и поглощения энергии по сравнению с исходной пеной и пенами, обработанными нано-PUD. Средний по объёму поглощённый объём энергии после циклов стабилизации увеличивается на 200% по сравнению с исходной пеной при использовании слоёв MWCNT. Параметры конститутивных моделей, извлечённые из испытаний, указывают на то, что эти нано-чернильные пены хорошо описываются современными гиперэластичными моделями.