Funkční pěny s gradientem hustoty

Abstract

Vycházíme-li z lehčených přírodních materiálů, lze od porézních materiálů s gradientem porozity očekávat mechanické vlastnosti nadřazené konvenčím polymerním pěnám, a to díky jejich specifické architektuře. Tyto vlastnosti umožňují použití lehčených materiálů jako strukturních prvků. V této práci je popsaná příprava gradientních porézních materiálů pomocí laminování a/nebo 3D tisku. Provedeny byly statické a dynamické mechanické testy na obou kvazi homogenních a gradientně porézních pěnách poskytující experimentální podklad pro hypotézu deformační odezvy plynoucí ze strukturní architektury. Data se interpretovala užitím zavedených teoretických modelů. Naše výsledky vedly k závěru, že tyto teoretické modely odvozené od pěn s pravidelnou strukturou není vhodné aplikovat pro pěny s gradientem porozity, protože prokazují podstatně lepší mechanické vlastnosti než homogenně porézní pěny.Inspired by lightweight natural materials, cellular materials with gradient porosity are expected to possess mechanical properties superior to conventional polymer foams due to their specific structural architecture. These properties could allow use of the lightweight materials in structural components. In this thesis, preparation of the gradient cellular materials is investigated employing the laminating and/or 3D printing. Static and dynamic mechanical tests were performed on both quasi homogenous and gradient porosity foams providing experimental support for the hypothesis of structural architecture driven deformation response. Experimental data were interpreted using existing theoretical models. Our results led to a conclusion that the existing theoretical models derived for regularly structured foams are not valid for foams with gradient porosity exhibiting mechanical properties substantially better than the foams with homogenous porosity.