全聚合物复合中空微球泡沫的拉伸性能：实验表征与数学建模

本文在大应变循环与单调拉伸载荷下研究全聚合物复合中空微球泡沫，以揭示其拉伸应力-应变行为、可恢复性、拉伸强度与断裂伸长率。所研究的复合中空微球泡沫由两种不同等级（551 与 920）的热塑性空心微球（HTMs）构成，其平均壁厚与直径呈分布，以不同体积分数嵌入聚氨酯基体中。记录循环加载-卸载曲线，揭示材料表现出的粘弹性水平（随 HTMs 体积分数增大而增强），并表明大应变下加载的可重复性。样品还经受单调拉伸载荷以研究其断裂伸长率。较高的 HTMs 体积分数提高了材料刚度，且观察到材料在较宽拉伸应变范围内高度弹性，但填充量更高的材料在较低应变水平即出现损伤。因此 HTM 复合中空微球泡沫相较纯基体表现出更低的断裂应变，这归因于基体-微球界面脱粘。此外，通过采用优化技术，将实验结果与广义自洽法（纳入微球尺寸分布的多分散性数据）的预测相比较，反推出微球的线弹性性质以及 551 等级的平均壳厚。这些结果补充了先前直接实验测量 920 等级壳厚的工作。结果还表明，只要已知准确的有代表性的平均直径，微球性质的表征并不关键依赖于高分辨率微球直径分布数据。