сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Уравнение Гибсона – Эшби для сотовых материалов на основе трижды периодических поверхностей минимальной энергии
https://doi.org/10.22349/1994-6716-2024-119-3-122-132
Аннотация
Представлены экспериментальные данные о физико-механических свойствах сотовых материалов с геометрией трижды периодических поверхностей минимальной энергии (ТППМЭ). Установлено, что зависимость прочности и модуля Юнга от относительной плотности материалов с геометрией ТППМЭ с достаточно высокой точностью соответствует уравнению Гибсона – Эшби. Такие материалы превосходят классические сотовые по механическим свойствам и обладают высокой изотропией механических свойств.
Ключевые слова
сотовые материалы,
трижды периодические поверхности минимальной энергии,
уравнение Гибсона–Эшби,
механические свойства
При поддержке: Работа выполнена в рамках проекта РНФ № 20-73-10171 "Энергопоглощающие материалы нового поколения на основе градиентных ячеистых структур".
Об авторах
В. Я. Шевченко
НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей»; Институт химии силикатов РАН
Россия
Россия
акад. РАН
191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., 49
199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2
А. С. Орыщенко
НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей»
Россия
Россия
д-р техн. наук, чл. корр. РАН
191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., 49
С. В. Балабанов
Институт химии силикатов РАН
Россия
Россия
199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2
М. М. Сычев
НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей»; Институт химии силикатов РАН
Россия
Россия
191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., 49
199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2
Э. А. Павлова
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»
Россия
Россия
190013, Санкт-Петербург, Московский проспект, 24–26
Список литературы
1. Шевченко В. Я., Ковальчук М. В., Орыщенко А. С. Синтез нового класса материалов с регулярной (периодической) взаимосвязанной микроструктурой // Физика и химия стекла. – 2020. – Т. 46, № 1. – С. 3–11. – DOI 10.31857/S0132665120010187.
2. Shevchenko V. Y., Kovalchuk M. V., Oryshchenko A. S., Perevislov S. N. New chemical technologies based on Turing reaction-diffusion processes // Doklady Chemistry. – 2021. – V. 496, N 2. – P. 28–31.
3. Shevchenko V. Y., Perevislov S. N., Ugolkov V. L. Physicochemical interaction processes in the carbon (diamond) – silicon system // Glass Physics and Chemistry. – 2021. – V. 47, N 3. – Р. 197–208.
4. Ceramic Materials with the Triply Periodic Minimal Surface for Constructions Functioning under Conditions of Extreme Loads / V. Y. Shevchenko, M. M. Sychev, A. E. Lapshin et al. // Glass Phys Chem. – 2017. – V. 43. – P. 605–607, https://doi.org/10.1134/S1087659617060153.
5. Polymer Structures with the Topology of Triply Periodic Minimal Surfaces / V. Y. Shevchenko, M. M. Sychev, A. E. Lapshin et al. // Glass Phys Chem. – 2017. – V. 43. – P. 608–610, https://doi.org/10.1134/S1087659617060177.
6. Balabanov S., Makogon A., Sychov M., Evstratov A., Regazzi A., Lopez-Cuesta J. 3D Printing and Mechanical Properties of Polyamide Products with Schwartz Primitive Topology. Technical Physics. – 2020. – N 65. – P. 211–215, https://doi.org/10.1134/S1063784220020036.
7. Maskery I., Sturm L., Aremu A.O., Panesar A., Williams C. B., Tuck C. J., Wildman R. D., Ashcroft I. A.,. Hague R .J. M. Insights into the mechanical properties of several triply periodic minimal surface lattice structures made by polymer additive manufacturing // Polymer,Volume. – 2018. – V. 152. – P. 62–71, https://doi.org/10.1016/j.polymer.2017.11.049.
8. Han Lu, Che Shunai. An Overview of Materials with Triply Periodic Minimal Surfaces and Related Geometry: From Biological Structures to Self-Assembled Systems // Advanced Materials. – 2018. – N 30, art. 1705708, https://doi.org/10.1002/adma.201705708.
9. Xiaocong Tian, Kun Zhou. 3D printing of cellular materials for advanced electrochemical energy storage and conversion // Nanoscale. – 2020. – N 12. – P. 7416–7432, https://doi.org/10.1039/D0NR00291G
10. Alomarah, Amer, Ruan Dong, Masood S., Gao, Zhanyuan. Compressive properties of a novel additively manufactured 3D auxetic structure. Smart Materials and Structures. – 2019. – N 28, https://doi.org/10.1088/1361-665X/ab0dd6.
11. Qin Yu., Qi Q., Scott P. J., Jiang X. Status, comparison, and future of the representations of additive manufacturing data // Computer-Aided Design. – 2019. – V. 111. – P. 44–64, https://doi.org/10.1016/j.cad.2019.02.004.
12. Polymer Data Handbook. – Oxford University Press, 1999.
13. Engelberg, I., Kohn, J., Physico-mechanical properties of degradable polymers used in medical applications: a comparative study // Biomaterials. – 1991. – V. 12(3). – P. 292–304.
14. Dinh, Thi & Trang, Pham & Nguyen, Thom & Thu Phuong, Nguyen & Pham, Thi Nam & Trang, Nguyen & Seo-Park, Jun & Hoang, Thai. Effects of Porogen on Structure and Properties of Poly Lactic Acid/Hydroxyapatite Nanocomposites (PLA/HAp) // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. – 2016. – N 16. – P. 9450-9459. DOI: 10.1166/jnn.2016.12032.14.
15. Зиомковская П. Е., Грязнов А. О., Козубский А. М. Определение модуля упругости ABS и PLA-пластиков, используемых в технологиях 3D-печати // Mатериалы IV Междунар. студенч. науч.-практ. конф. «Научные исследования и разработки студентов» / Под ред. О. Н. Широкова и др. – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. – С. 166–169.
16. Arsentiev, M.Yu., Balabanov, S.V., Sychev, M.M., Dolgin, D.S., Crystalline Design of Cellular Materials // Glass Physics and Chemistry. – 2020. – V. 46, No. 6. – P. 638–641.
17. ГОСТ 4651–2014 (ISO 604:2002). – М.: Стандартинформ, 2014.
18. Gibson L. J., Ashby M. F. The Mechanics of Three-Dimensional Cellular Materials // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. – Mathematical and Physical Sciences, 1982. – V. 382, N 1782. – P. 43–59, http://www.jstor.org/stable/2397268.
19. Abou-Ali A. M., Lee D.-W., Abu Al-Rub R. K. On the Effect of Lattice Topology on Mechanical Properties of SLS Additively Manufactured Sheet-, Ligament-, and Strut-Based Polymeric Metamaterials // Polymers. – 2022. – N 14. – P. 4583. https://doi.org/10.3390/polym14214583
20. Sina G. Kh., Bagher M. S., Mehdi D. Effect of topology on strength and energy absorption of PA12 non-auxetic strut-based lattice structures // Journal of Materials Research and Technology. – 2022 , October. – 10.1016/j.jmrt.2022.09.116.
21. Wang, Z., Liu J., Hui D. Mechanical behaviors of inclined cell honeycomb structure subjected to compression // Composites. Part B: Engineering. – 2017. – V. 110. – P. 307–314, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.10.062.
Рецензия
Для цитирования:
Шевченко В.Я., Орыщенко А.С., Балабанов С.В., Сычев М.М., Павлова Э.А. Уравнение Гибсона – Эшби для сотовых материалов на основе трижды периодических поверхностей минимальной энергии. Вопросы материаловедения. 2024;(3(119)):122-132. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2024-119-3-122-132
For citation:
Shevchenko V.Ya., Oryshchenko A.S., Balabanov S.V., Sychev M.M., Pavlova E.A. Gibson – Ashby equation for cellular materials based on triply periodic minimal surfaces. Voprosy Materialovedeniya. 2024;(3(119)):122-132. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2024-119-3-122-132
Просмотров:
145
Послать статью по эл. почте 