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Acoustic wave speed in aerogels across material classes: density scaling from theory and experiments

Rege, Ameya Govind und Merillas, Beatriz und Hopp-Zinke, Max und Scherdel, Christian und Herman, Petra und Schwan, Marina und Borzecka, Nina und Kalmár, József und Bhaskar, Atul (2026) Acoustic wave speed in aerogels across material classes: density scaling from theory and experiments. Scientific Reports. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41598-026-62859-8. ISSN 2045-2322.

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

Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41598-026-62859-8

Kurzfassung

Understanding the propagation of elastic waves in ultra-light porous solids is essential for linking their microstructure to macroscopic properties and mechanical performance. In this work, we present first an experimental study of longitudinal sound velocity in aerogels spanning a wide range of chemical structures and mesoscopic architectures, including polyurethane, polylactic acid, polyimide, flexible organo-silica, classical silica, and phenolic (resorcinol-formaldehyde) aerogels. Compression wave velocities were measured and correlated with bulk density to establish scaling relations across aerogel material families. While classical elasticity implies direct coupling between sound velocity in isotropic solids and elastic moduli, we then examine the extent to which such continuum relations remain valid in aerogels, whose structure is governed by hierarchical porosity, nanoscale connectivity, and bending-dominated network mechanics. Finally, we suggest measuring the Young modulus of aerogels from the acoustic wave speed as a non-destructive testing alternative.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226239/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Es handelt sich um eine referierte Publikation.
Titel:Acoustic wave speed in aerogels across material classes: density scaling from theory and experiments
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rege, Ameya GovindAmeya.Rege (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9564-5482NICHT SPEZIFIZIERT
Merillas, Beatrizbeatriz.merillas (at) uva.esNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hopp-Zinke, Maxmax.zinke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-6045-3287226193725
Scherdel, Christianchristian.scherdel (at) cae-zerocarbon.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Herman, Petraherman.petra (at) science.unideb.huNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schwan, MarinaMarina.Schwan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6329-8164226193727
Borzecka, Ninanina.borzecka (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-1333-4452226193728
Kalmár, Józsefkalmar.jozsef (at) science.unideb.huNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bhaskar, Atula.bhaskar (at) soton.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 Juli 2026
Erschienen in:Scientific Reports
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1038/s41598-026-62859-8
Verlag:Nature Publishing Group
Name der Reihe:Aerogels and aerogel-inspired materials
ISSN:2045-2322
Status:veröffentlicht
Stichwörter:aerogel, sound velocity, compression waves, classical elasticity
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HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
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DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - FFAE - Fahrzeugkonzepte, Fahrzeugstruktur, Antriebsstrang und Energiemanagement
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Aerogele und hochporöse Werkstoffe
Hinterlegt von: Zinke, Max
Hinterlegt am:09 Sep 2026 12:51
Letzte Änderung:09 Sep 2026 12:51

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