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Insights into the Micromechanics of Organic Aerogels Based on Experimental and Modeling Results

Aney, Shivangi und Schettler, Jessica und Schwan, Marina und Milow, Barbara und Rege, Ameya Govind (2022) Insights into the Micromechanics of Organic Aerogels Based on Experimental and Modeling Results. Advanced Engineering Materials, 24 (1), Seite 2100095. Wiley. doi: 10.1002/adem.202100095. ISSN 1438-1656.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.202100095

Kurzfassung

While the characteristics of the macroscopic mechanical behavior of organic aerogels are well known, the mechanisms responsible for the substructural evolution of their networks under mechanical deformation are not fully understood. Herein, organic aerogels from the aqueous sol−gel polymerization of resorcinol with formaldehyde are first prepared. Specifically, the resorcinol to water (R:W) molar ratio is varied for obtaining diverse highly open‐cellular porous structures with mean pore sizes ranging between 30 and 50 nm. The corresponding network structures are then characterized and exhibit different morphological and mechanical properties. Furthermore, a micromechanical constitutive model based on the pore‐wall kinematics is proposed. While the arrays of particles forming the pore walls are moderately connected, the pore walls are considered to behave as solid beams under mechanical deformation. Moreover, the damage mechanisms in the pore walls that result in the network collapse are defined. All model parameters are shown to be physically derived, and their sensitivity to the macroscopic network behavior is analyzed. The model predictions are shown to be in good agreement with the experimental stress−strain data of the different aerogels.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142208/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Insights into the Micromechanics of Organic Aerogels Based on Experimental and Modeling Results
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Aney, ShivangiShivangi.Aney (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schettler, JessicaJessica.Schettler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schwan, MarinaMarina.Schwan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Milow, BarbaraBarbara.Milow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6350-7728NICHT SPEZIFIZIERT
Rege, Ameya GovindAmeya.Rege (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9564-5482NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Erschienen in:Advanced Engineering Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:24
DOI:10.1002/adem.202100095
Seitenbereich:Seite 2100095
Verlag:Wiley
ISSN:1438-1656
Status:veröffentlicht
Stichwörter:aerogel; organic; constitutive modeling
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HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Verkehrssystem
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V VS - Verkehrssystem
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Energie und Verkehr (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Rege, Dr. Ameya Govind
Hinterlegt am:17 Mai 2021 08:06
Letzte Änderung:24 Mai 2022 23:47

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