PMMA/CNT微发泡密度梯度吸能材料的优化设计研究

作者：张轶竣; 张睿智; 郭成成; 沈强; 罗国强^*

来源：中国塑料, 2021, 35(05): 32-39.

DOI：10.19491/j.issn.1001-9278.2021.05.006

• 梯度泡沫
• 碳纳米管
• 聚甲基丙烯酸甲酯
• 复合材料
• 微孔泡沫
• 准静态压缩
• 吸能性能

基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/碳纳米管(CNT)微孔发泡复合吸能材料,建立了一种等密度差密度梯度泡沫模型,通过在非线性唯象本构模型拟合得到的准静态压缩下的本构方程,计算了泡沫模型在不同载荷下的吸能效率分布特性及相应优劣势。系统研究了泡沫模型层间密度差、上下限密度差、泡沫层厚度梯度规律3种因素对梯度泡沫吸能效能的影响规律。结果表明,层间密度差为25 kg/m3与50 kg/m3的泡沫吸能效能较好;上下限密度差越小,吸能效率的峰值越高,在较低载荷的吸能效能会越差;单层密度接近于平均表观密度的泡沫层越厚,吸能效率峰值会越高。基于实验结果优化设计了一种吸能效率峰值达到0.326且吸能效能在<15 MPa载荷范围内相对于均质泡沫更有优势的梯度泡沫。这些结果对于密度梯度吸能材料的设计思路具有重要指导意义。

• 单位
  武汉理工大学; 材料复合新技术国家重点实验室