Production and study of polyether auxetic foam

• Autorzy: Stręk A. M.

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalne wytworzenie i badanie właściwości polieterowej pianki auksetycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article describes the experiment consisting in production and study of auxetic open-cell polyether foam. In the introduction I briefly explain what auxetic materials are and list their main properties together with possible application areas. Next, detailed information about the background of the experiment is given: important material characteristics and extensive description of the procedure. Further, discussion of the results is presented, basing on microscopic imagery of the obtained auxetic foam. The article describes also tensile tests performed on the produced material and cites quantitative results in the form of text and graphs illustrating the Poisson ratio dependence on deformation, as well as stress-strain relations (true and engineering values). In the final part of the article conclusions are enclosed.

PL

Artykuł opisuje eksperyment polegający na laboratoryjnym wytworzeniu i badaniu właściwości auksetycznej otwarokomórkowej pianki polieterowej. We wstępie krótko opisane jest, czym są materiały auksetyczne, podane są ich najważniejsze własności oraz możliwe obszary zastosowań. Następnie przedstawione są szczegółowo informacje o samym eksperymencie: scharakteryzowano użyty materiał i przedstawiono sposób wytworzenia pianki. W kolejnej części artykułu znajdują się mikroskopowe obrazy struktury pianki wraz z komentarzem dotyczącym mechanizmów deformacji. Opisany jest także test na rozciąganie otrzymanej pianki auksetycznej; wyniki opatrzone są komentarzem oraz wykresami. Wykresy ilustrują zależności współczynnika Poissona od odkształcenia oraz relację naprężeń i odkształceń (inżynierskich oraz rzeczywistych). W ostatniej części zamieszczono uwagi podsumowujące.

Słowa kluczowe

EN

negative Poisson's ratio; auxetic materials; open cell polyether foam; auxetic polymer foam; microscopic imagery; tensile test

PL

ujemny współczynnik Poissona; materiały auksetyczne; otwartokomórkowa pianka polieterowa; pianka polimerowa auksetyczna; obrazy mikroskopowe; test na rozciąganie

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 29, no. 2
• Strony: 78--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stręk A. M.

• Department of the Strength and Fatigue of Materials and Structures, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Sciene and Technology, Krakow, Poland,

Bibliografia

• [1] Alderson K.L., Webber R.S., Mohammed U.F., Murphy E., Evans K.E. 1997, An Experimental Study of Ultrasonic Attenuation in Microporous Polyethylene. Applied Acoustics, vol. 50, No. 1, January 1997, pp. 23-33(11).
• [2] Baur, W.H. 2003, Microporous materials: frameworks under pressure. Nature Materials, vol. 2, Issue 1, pp. 17-18.
• [3] Beatty M.F., Stalnaker D.O. 1986, The Poisson Function of Finite Elasticity. Journal of Applied Mechanics, vol. 53, Issue 4, December 1986, pp. 807-813.
• [4] Brandel B., Lakes R.S. 2001, Negative Poisson's ratio polyethylene foams. Journal of Materials Science, vol. 36, No. 24, July 2001, pp. 3885-5893.
• [5] Caddock B.D., Evans K.E. 1989, Microporous materials with negative Poisson's ratio: I. Microstructure and mechanical properties. Journal of Physics D: Applied Physics, vol. 22, No. 12, pp. 1877-1882.
• [6] Chen C.P., Lakes R.S. 1989, Dynamic wave dispersion and loss properties of conventional and negative Poisson 's ratio polymeric cellular materials. Cellular Polymers, No. 8(5), pp. 343-59.
• [7] Chen C.P., Lakes R.S. 1993, Viscoelastic behavior of composite materials with conventional- or negative-Poisson's-ratio foam as one phase. Journal of Materials Science, vol. 28, No. 16, pp. 4288-98.
• [8] Chen C.P., Lakes R.S. 1996, Micromechanical analysis of dynamic behavior of conventional and negative Poisson's ratio foams. Journal of Engineering Materials and Technology, vol. 118, Issue 3, pp. 285-288.
• [9] Choi J.B., Lakes R.S. 1992, Nonlinear properties of polymer cellular materials with a negative Poisson 's ratio. Journal of Material Science, vol. 27, No. 17, pp. 4679-4684.
• [10] Donoghue J.P., Evans K.E. 1991, Composite laminates with enhanced indentation and fracture resistance due to negative Poisson's ratio. W.S. Tsai, & G. Springer, Proceedings of 8th International Conference on Composite Materials (ICCM-8), pages 2-K-1-2-K-10. Honolulu, Hawaii: Society for the Advancement of Material and Process Engineering (SAMPE), Covina, CA.
• [11] Evans K.E., Alderson A. 2000, Auxetic Materials: Functional Materials and Structures from Lateral Thinking! Advanced Materials, vol. 12, Issue 9, pp. 617-628.
• [12] Friis E.A., Lakes R.S., Park J.B. 1988, Negative Poisson 's ratio polymeric and metallic foams. Journal of Materials Science, vol. 23, pp. 4406-4414.
• [13] Glieck J. 1987, April 14, The New York Times.
• [14] Gunton D.J., Saunders G.A. 1972, The Young's modulus and Poisson's ratio of arsenic, antimony and bismuth. Journal of Materials Science, vol. 7, No. 9, pp. 1061-1068.
• [15] Howell B., Prendergast P., Hansen L. 1991, Acoustic Behavior of Negative Poisson's Ratio Materials. Annapolis, MD: David Taylor Research Centre.
• [16] Lakes R.S. 1991, Deformation mechanisms in negative Poisson's ratio materials: structural aspects. Journal of Material Science, vol. 26, No. 9, pp. 2287-2292.
• [17] Lakes R.S. 1987, Foam structures with a negative Poisson 's ratio. Science vol. 235, No. 4792, pp. 1038-1040.
• [18] Lakes R.S. 2002-2010, http://silver.neep.wisc.edu/~lakes/. Date of last opening 17th March 2010.
• [19] Lakes R.S. 2002-2010, What is Poisson's ratio? http://silver.neep.wisc. edu/~lakes/PoissonIntro.html. Date of last opening 4th March 2010.
• [20] Lakes R.S., Witt R. 2002, Making and characterizing negative Poisson's ratio materials. International Journal of Mechanical Engineering Education, vol. 30, No. 1, pp. 50-58.
• [21] Li Y. 1976, The anisotropic behavior of Poisson's ratio, Young's modulus, and shear modulus in hexagonal materials. Physica Status Solidi (a), vol. 38, Issue 1, pp. 171-175.
• [22] Milton G. 1992, Composite materials with Poisson's ratios close to -1. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, vol. 40, Iissue 5, pp. 1105-1137.
• [23] Veronda D.R., Westmann R.A. 1970, Mechanical characterization of skin- finite deformation. Journal of Biomechanics 3, vol. 19, pp. 111-124.
• [24] Wang Y.-C., Lakes R.S., Butenhoff A. 2001, Influence of Cell Size on Re-Entrant Transformation of Negative Poisson's Ratio Reticulated Polyurethane Foams. Cellular Polymers, vol. 20, Issue 6, pp. 373-385.