Прогнозирование функциональных параметров тензочувствительного наноструктурированного полимер-керамического покрытия на основе анодных оксидов металлов

Abstract

Исследуется прочность и тензочувствительность тонкого покрытия в виде нанопористого оксида алюминия, импрегнированного пьезоактивным полимером. Данное покрытие рассматривается как однонаправленно-армированный композит, содержащий цилиндрические полимерные волокна, ориентированные перпендикулярно поверхности покрытия. Предложена трехфазная микромеханическая модель указанного материала и анализируется напряженно-деформированное состояние покрытия под действием равномерно распределенного давления. В результате решения связанной задачи электроупругости получены расчетные оценки удельной пьезочувствительности покрытия, используемого в качестве датчика давления, и максимального допускаемого давления по критериям прочности керамической матрицы и пластического течения полимерного наполнителя. Получены зависимости указанных параметров от объемного содержания полимера для покрытия, адгезионно соединенного с недеформируемым основанием и свободно (без трения) лежащего на основании. При малом объемном содержании полимера потеря прочности покрытия обусловлена локальным разрушением матрицы. При высоком содержании наполнителя переход полимера в пластическое состояние предшествует началу разрушения матрицы. При увеличении доли наполнителя свыше 80 % значение максимального давления по критерию текучести полимерного наполнителя практически не изменяется.