Design optimization of continuously and discretely graded foam materials for efficient energy absorption

Koohbor, Behrad; Kidane, Addis

doi:10.1016/j.matdes.2016.04.031

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“…This is also supported by the findings of Koohbor and Kidane, who investigated the mechanical properties of discretely layered, graded foams. [6] Further evidence for our explanation is the fact that the sample breaks at the transition between the two density regions. Another reason why the sample tends to break at the transition region can be imperfections introduced during sample production when the gas pressure is changed to change the bubble size.…”

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confidence: 66%

“…[1,2] The big advantage of graded foams is the improved mechanical stability of the material under low energy impact, while still performing nearly as well as their uniform counterpart under high energy conditions. [3][4][5][6] Therefore, in technical applications, graded foams are widely used for safety components. Other potential applications for functionally graded foams are interfacial tissue engineering, [7][8][9] especially for bone implants, [10][11][12] (micro) filtration, [13][14][15] as well as construction.…”

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confidence: 99%

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Toward Functionally Graded Polymer Foams Using Microfluidics

Elsing¹,

Quell²

2017

Adv Eng Mater

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Toward Functionally Graded Polymer Foams Using Microfluidics

Elsing¹,

Quell²

2017

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“…Es wurden zwar bereits viele wissenschaftliche Arbeiten durchgeführt, um Kenntnisse darüber zu gewinnen, wie man die Struktur und damit die Eigenschaften porçser Polymere kontrollieren kann, noch fehlt allerdings eine systematische Studie dieses Problems.E sw urden Modellrechnungen zum Einfluss eines Porositätsgradienten [13,14] sowie der Porosität, der Porenorganisation und der Polydispersität [15] auf die mechanischen Eigenschaften porçser Polymere durchgeführt. Die verschiedenen Parameter,d ie wir kontrollieren müssen, um die Struktur maßgeschneidert einstellen zu kçnnen, sind in Abbildung 2z usammengefasst.…”

Section: Die Parameter Zur Feineinstellung Und Ihre Bedeutungunclassified

“…[14] Die laminierten Grenz-flächen führen jedoch zur Stresslokalisation, die ihrerseits Rissanfälligkeit und ein Ablçsen der Schichten zur Folge haben kann. [14] Die laminierten Grenz-flächen führen jedoch zur Stresslokalisation, die ihrerseits Rissanfälligkeit und ein Ablçsen der Schichten zur Folge haben kann.…”

Section: Die Parameter Zur Feineinstellung Und Ihre Bedeutungunclassified

“…[12] aufsatz bietet eine Zusammenfassung des gegenwärtigen Wissenschaftsstandes und gibt einen Ausblick auf künftige Entwicklungen. [13,14] sowie der Porosität, der Porenorganisation und der Polydispersität [15] Abbildung 3. Simulierte Spannungs-Dehnungs-Kurven von porçsen Materialien unterschiedlicher Struktur.Einfluss von:l inks:P orosität(hohe Porosität = geringe Dichte); Mitte:Anordnung der Poren;r echts:Porengrçßenverteilung (Polydispersität).…”

Section: Introductionunclassified

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Emulsions‐ und Schaumtemplatierung – vielversprechende Methoden zur Herstellung maßgeschneiderter poröser Polymere

2018

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Emulsionen, Schäume und geschäumte Emulsionen werden seit einiger Zeit als Template zur Synthese von makroporösen Polymeren verwendet. Auf der Grundlage dieses Wissens werden in diesem Kurzaufsatz Strategien vorgestellt, wie man diese Templatmethoden verwenden, optimieren und hochskalieren kann, um maßgeschneiderte poröse Polymere zu synthetisieren. Was diese Polymere so einzigartig macht, ist die Möglichkeit, ihre Strukturen und folglich auch ihre Eigenschaften nach Bedarf zu steuern. Systematische Untersuchungen zu diesen Struktur‐Eigenschafts‐Beziehungen fehlen bislang jedoch, in erster Linie weil Forscher auf diesem Gebiet in zwei Lager gespalten sind: ein “polydisperses” und ein “monodisperses”. Deshalb ist es höchste Zeit, eine Brücke zwischen den beiden Lagern zu schlagen, indem unter Verwendung derselben Chemie poröse Polymere gleicher Zusammensetzung aber mit sehr unterschiedlichen Strukturen synthetisiert werden, um die Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften zu klären.

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Density‐Graded Cellular Solids: Mechanics, Fabrication, and Applications

et al. 2021

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Cellular solids have gained extensive popularity in different areas of engineering due to their unique physical and mechanical properties. Recent advancements in manufacturing technologies have led to the development of cellular solids with highly controllable microstructures and properties modulated for multiple functionalities at low structural weights. The concept of density gradation in cellular solids has recently gained attention due to its potentials in opening new doors to the development of lightweight structures that offer optimal physical and mechanical properties without compromising their favorable characteristics. Herein, a comprehensive insight into the fundamental concepts, fabrication, and current and potential applications of density‐graded cellular solids in various areas of science and engineering is provided. Cellular solids are broadly classified into two main categories: foams and lattice structures. An overview of the fundamental concepts in each category is presented, followed by details on the characterization approaches and some of the most novel processing techniques utilized in fabricating the structures. The uses of density‐graded structures in load‐bearing, acoustic, and biomedical applications are highlighted. The state of the art in each category and the current trends in application‐specific optimization of density‐graded structures are discussed. The review concludes with an outlook of the future directions in this exciting field.

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Design optimization of continuously and discretely graded foam materials for efficient energy absorption

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Toward Functionally Graded Polymer Foams Using Microfluidics

Toward Functionally Graded Polymer Foams Using Microfluidics

Emulsions‐ und Schaumtemplatierung – vielversprechende Methoden zur Herstellung maßgeschneiderter poröser Polymere

Density‐Graded Cellular Solids: Mechanics, Fabrication, and Applications

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