Advanced Engineering Materials:闭孔泡沫铝-聚氨酯复合材料循环压缩性能

闭孔泡沫铝作为一种典型的多孔金属材料,具有重量轻、高比刚度、高比强度和吸收冲击能力强等优良特性,广泛应用于航空航天、汽车运输、军事等领域。然而,由于闭孔泡沫铝较差的变形恢复性能和较低的可逆耗散能能力,其不适用于可逆能量吸收应用,例如,作为一种阻尼材料应用于耗能阻尼器。因此,如果能研发出具有良好变形恢复性能和较强可逆耗散能能力的闭孔泡沫铝基复合材料,那么将进一步推动闭孔泡沫铝的发展和应用。

针对这一问题,东南大学李爱群教授课题组引入具有优异超弹性、较好粘结性能及良好耐久性等特性的聚氨酯,采用浸渗法制备了闭孔泡沫铝-聚氨酯复合材料。研究结果表明:⑴闭孔泡沫铝试样与加载方向相垂直的表面包覆聚氨酯可显著提高闭孔泡沫铝在循环压缩下的变形恢复性能和可逆耗散能能力,同时,该复合材料还具有高刚度。⑵该复合材料的高可逆耗散能能力主要与一种新耗能机制的引入有关,即聚氨酯的可恢复挤压。⑶该复合材料具有优异的低周疲劳性能,证实了耗能机制的可靠性。该复合材料的损耗因子和切线模量能达到~0.254和~1045.6 MPa, 超过目前常用于可逆能量吸收应用中的几种阻尼材料,如多丝金属橡胶、镍基高温合金金属橡胶和多孔镍钛。 这项工作为闭孔泡沫铝在可逆能量吸收的应用提供了一个新的思路,并且文中揭示的耗能机制也可以启发其它多孔金属材料的设计。相关成果以”Characterization of Closed‐Cell Aluminum Foam‐Polyurethane Composites under Cyclic Compression”为题发表在Advanced Engineering Materials (DOI: 10.1002/adem.202000729)上,论文第一作者为东南大学博士研究生鲍海英。