اثر شکل‌شناسی سلول بر جذب انرژی اسفنج لاستیک نیتریل

فرضیه: ظرفیت جذب انرژی زیاد اسفنج لاستیکی متغیر مهمی است که به‌دلیل تغییرشکل‌های فشاری بزرگ ساختار سلول، به‌عنوان ملاک طراحی مورد توجه طراحان قرار می‌گیرد. در این پژوهش، رفتار جذب انرژی اسفنج لاستیک آکریلونیتریل بوتادی‌ان (NBR) با چگالی‌های متفاوت بر اساس متغیرهای کارایی و آرمانی مطالعه شده است. روش‌ها: اسفنج‌های سلول‌بسته NBR  با چگالی‌های 0.51، 0.63، 0.72 و 0.79g/cm3  و تغییر مقدار آمیزه در حجم ثابت قالب تهیه شدند. شکل‌شناسی و خواص فشاری اسفنج‌ها به‌ترتیب با میکروسکوپی الکترون پویشی (SEM) و آزمون فشاری بررسی شدند. یافته‌ها: بررسی شکل‌شناسی سلول نشان داد، با کاهش چگالی اسفنج، قطر متوسط سلول بزرگ‌تر، تعداد سلول‌ها در واحد حجم کمتر و توزیع اندازه سلول ناهمگن‌ می‌شود. در آزمون فشاری با کاهش چگالی از 0.79g/cm3 به 0.51g/cm3  تنش مسطح از 750kPa  به 246kPa  و تنش متناظر با بیشینه کارایی از  1.13MPa به 0.27MPa  کاهش می‌یابد. در محدوده تنش‌های کم 0.3MPa ، جذب انرژی اسفنج با کاهش چگالی از 0.79g/cm3  به 0.51g/cm3 به‌ترتیب 0.03  و 0.009MJ/m3 تغییر می‌کند. در نتیجه در محدوده تنش‌های کم، اسفنج‌های با چگالی کمتر جذب انرژی بیشتری را نشان می‌دهند. در حالی که در محدوده تنش‌های زیادتر اسفنج با چگالی بیشتر جذب انرژی بیشتری دارد. به‌عنوان مثال، در محدوده تنش  1.3MPa، جذب انرژی اسفنج با چگالی‌های 0.51 و 0.79g/cm3  و به‌ترتیب 0.88 و 0.1MJ/m3  است. بنابراین، ظرفیت جذب انرژی اسفنج به چگالی و محدوده تنش وابسته است که حداکثر تنش مجاز اسفنج بر اساس چگالی آن تعیین می‌شود.