Percolation characteristics of filled polyurethane auxetics

Т.М. Шевчук; М.А. Бордюк; В.А. Мащенко; В.П. Квасніков; В.В. Крівцов

doi:10.15330/pcss.23.3.590-596

Автор(и)

Т.М. Шевчук Рівненський державний гуманітарний університет, Рівне, Україна
М.А. Бордюк Рівненська медична академія, Рівне, Україна
В.А. Мащенко Національний університет водного господарства та природокористування, Науково-виробнича фірма „ПРОДЕКОЛОГІЯ”, Рівне, Україна
В.П. Квасніков Національний авіаційний університет, Київ, Україна
В.В. Крівцов Рівненський державний гуманітарний університет, Рівне, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.23.3.590-596

Ключові слова:

полімерний ауксетик, коефіцієнт Пуассона, фрактал, критичні індекси перколяції, перколяційний кластер, координаційне число, макрогратка

Анотація

За експериментальними значеннями швидкостей поширення поздовжніх і поперечних ультразвукових хвиль визначено коефіцієнт Пуассона поліуретанових систем наповнених частинками металу. Для таких систем коефіцієнт Пуассона є від’ємним. Його значення для металонаповнених полімерних ауксетиків з поліуретановою матрицею дозволило визначити фрактальні розмірності та критичні індекси перколяції. Такий підхід дав можливість з’ясувати особливості структуроутворення в полімерних аукетиках. Показано, що фрактальні-перколяційні характеристики таких систем.

Посилання

M. Harper, L. Guoqiang, A review of stimuli-responsive shape memory polymer composites. Polymer 54, 2199–2221 (2013); http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2013.02.023.

G. M. Odegard, A. Bandyopadhyay, Physical aging of epoxy polymers and their composites. Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics 49 (24), 1695–1716 (2011); https://doi.org/10.1002/polb.22384.

F. Mengand, E. M. Terentjev, Theory of semi flexible filaments and networks. Polymers 9(52), 1–28, (2017); https://doi.org/10.3390/polym9020052.

K. S. Bhullar, Three decades of auxetic polymers: a review. e-Polymers 15(4), 205–215 (2015); https://doi.org/10.1515/epoly-2014-0193.

Y. T. Yао, K. L. Alderson, A. Alderson, Modeling of negative Poisson’s ratio (auxetic) crystalline cellulose Iβ. Cellulose 23, 3429–3448 (2016); https://doi.org/10.1007/s10570-016-1069-9.

E. P. Degabriele, D. Attard, J. N. Grima-Cornish, R. Caruana-Gauci, R. Gatt, K. E. Evans, J. N. Grima, On the Compressibility Properties of the Wine-Rack-Like Carbon Allotropes and Related Poly(phenylacetylene) Systems. Phys. Status Solidi B 256(1), 1800572, 1–10 (2019); https://doi.org/10.1002/pssb.201800572.

Y. K. Yi, R. Sharston, D. Barakat, Auxetic structures and advanced daylight control systems. J. of Facade Design and Engineering 7 (1), 063–074 (2019); https://doi.org/10.7480/jfde.2019.1.2620.

T. M. Shevchuk, M. A. Bordyuk, V. V. Krivtsov, V. A. Mashchenko, Fractal-percolation approach for determination of structural and mechanical properties of metal-filled polyurethane auxetics. Metallophysics and Advanced Technologies 42(9), 1293–1302 (2020); https://doi.org/10.15407/mfint.42.09.1293.

A. Cornillea, S. Dworakowskab, D. Bogdalb, B. Boutevina, S. Caillol, A new way of creating cellular polyurethane materials: NIPU foams. European Polymer Journal 66, 129–138 (2015); https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.01.034.

T.-C. Lim, An anisotropic auxetic 2D metamaterial based on sliding microstructural mechanism. Materials, 12(3), 429; (2019); https://doi.org/10.3390/ma12030429.

V. Blavatska, C. von Ferber, Yu. Holovatc, Star copolymers in porous environments: Scaling and its manifestations. Phys. Rev. E 83(1), 011803, 1–9 (2011); https://doi.org/10.1103/PhysRevE.83.011803.

H.-K. Janssen, O. Stenull, Scaling exponents for a monkey on a tree: Fractal dimensions of randomly branched polymers. Phys. Rev. E 85(5), 051126, 1–15 (2012); https://doi.org/10.1103/PhysRevE.85.051126.

K. Haydukivska, V. Blavatska, Conformational properties of polymers in anisotropic environments. Condensed Matter Physics 17(2), 23301, 1–15 (2014); https://doi.org/10.5488/CMP.17.23301

V. Blavatska, N. Fricke, W. Janke. Polymers in disordered environments. Condensed Matter Physics 17(3), 33604, 1–11 (2014); https://doi.org/10.5488/CMP.17.33604.

T. M. Shevchuk, M. A. Bordyuk, Fractal Dimension and Parameters of the Grunasena Polymer Systems with Negative Poissonratio. Physics and Chemistry of Solid State 17(4), 476–481 (2016); https://doi.org/10.15330/pcss14.4.476-481.

B. S. Kolupaev, Yu. S. Lipatov, V. I. Nikitchuk, N. A. Bordyuk, O. M. Voloshin, Composite materials with negative Poisson coefficient. Inzh.-Fiz. Zhurnal, 69(5), 726–733 (1996).

N. A. Bordyuk, S. M. Gusakovskii, S. M. Ivashchuk, B. S. Kolupaev, Acoustic properties of polymeric mixtures. Acoustical Physics 44(1), 15–17 (1998).

V. A. Mashchenko, O. O. Panchuk, I. O. Sadovenko, M. A. Bordyuk, Eksperymentalna ustanovka dlya vymiryuvannya pruzhnih parametriv girskih porid. Bulletin of Engineering Academy of Ukraine 3–4, 60–64 (2012).

G. V. Kozlov, V. U. Novikov, A cluster model for the polymer amorphous state. Soviet Physics Uspekhi 44(7), 681–724 (2001); https://doi.org/10.1070/PU2001v044n07ABEH000832.

B. S. Kolupayev, N. A. Bordyuk, Thermal conductivity study of the boundary layer in filled polyvinylchloride (PVC) and polyvinylbutyral (PVB). Polymer Science U.S.S.R. 23(7), 1652-1659 (1981); https://doi.org/10.1016/0032-3950(81)90401-9.

T. M. Shevchuk, M. A. Bordyuk, V. V. Krivtsov, V. A. Maschenko, Effect of critical filler content on structural and fractal percolation properties of filled vinyl polymers. Polymer Journal 41(4), 264–270 (2019); https://doi.org/10.15407|polymer.41.04.264.

M. I. Sokolov, Dimensionalities and other geometric critical exponents in percolation theory. Soviet Physics Uspekhi 29(10), 924–945 (1986); https://doi.org/10.1070/PU1986v029n10ABEH003526.

V. V. Novikov, K. W. Wojciechowski, Negative Poisson coefficient of fractal structures. Physics of the Solid State 41(12), 1970–1995 (1999).

G. V. Kozlov, Structureandpropertiesof particulate-filled polymernanocomposites. Soviet Physics Uspekhi 58(1), 33–60 (2015); https://doi.org/10.3367/UFNe.0185.201501c.0035.