Elastyczność (polimery)
Z Wikipedii
Elastyczność - właściwość materiałów polimerowych do odwracalnej zmiany kształtu pod działaniem zewnętrznych sił. Niektóre materiały polimerowe charakteryzują się zdolnościami do odkształceń elastycznych. Są to elastomery. Do elastomerów należy np. guma.
[edytuj] Mechanizm elastyczności
Podczas odkształcenia elastycznego dochodzi do rozprostowywania skłębionych łańcuchów makrocząsteczek polimeru. Rozprostowane łańcuchy w elastomerze nie przemieszczają się między sobą, ponieważ są powiązane chemicznymi lub fizycznymi węzłami sieci polimerowej, inaczej obserwowane byłyby trwałe odkształcenia plastyczne (płynięcie materiału), które wcale nie wykluczają elastyczności. Rozprostowywanie łańcuchów może odbywać się bez jakichkolwiek zmian odległości międzyatomowych i kątów walencyjnych, czyli bez zmiany energii, ponieważ fragmenty makrocząsteczek mogą obracać się wokół pojedynczych wiązań atomowych np. węgiel-węgiel konformacja. Rozprostowywanie się łańcuchów podczas odkształceń elastycznych powoduje, że w materiale dochodzi do zmniejszenia entropii (ilość możliwych konformacji maleje, więc maleje stopień nieuporządkowania). Zmniejszenie entropii układu skutkuje wydzieleniem ciepła. Po usunięciu siły, która spowodowała odkształcenie elastyczne, materiał dąży do zwiększenie entropii, któremu towarzyszy pobieranie ciepła. Makrocząsteczki skłębiają się ponownie i materiał powraca do swoich poprzednich wymiarów przed odkształceniem.
[edytuj] Elastyczność a sprężystość
Sprężystość czasem utożsamiana jest z elastycznością. Jednak między tymi właściwościami istnieją wyraźne różnice, zarówno ilościowe, jak i dotyczące natury odkształceń i działających sił wewnętrznych
- Czasy rozchodzenia się odkształceń elastycznych są dużo większe niż odkształceń sprężystych. Czas powrotu do poprzednich wymiarów po odkształceniu sprężystym jest bardzo mały, tzn. jest parę tysięcy razy mniejszy od czasu powrotu do poprzednich wymiarów odkształconej gumy, czy też innych miękkich tworzyw sztucznych.
- Względne odwracalne odkształcenia elastyczne są dużo większe (kilkukrotne) (guma może wykazywać zdolność do odkształceń odwracalnych wynoszących nawet 1000%), podczas gdy wielkość odkształceń sprężystych, np. stali, jest rzędu dziesiątych części procenta).
- Odkształcenia elastyczne mają związek ze zmianą entropii, natomiast odkształcenia sprężyste mają charakter energetyczny (związany z entalpią).
W materiałach polimerowych mogą występować w różnych udziałach zarówno odkształcenia sprężyste jak elastyczne a także plastyczne (trwałe). Udziały tych odkształceń zależą od wielu parametrów np. prędkości odkształcania, temperatury, zakresu odkształceń[1] [2][3].
[edytuj] Przypisy
- ↑ Galina H., Fizykochemia polimerów, OWPRz, Rzeszów 1998
- ↑ Przygocki W., Włochowicz A., Fizyka polimerów, PWN, Warszawa 2001
- ↑ Sperling L.H., Introduction to physical polymer science, Wiley&Sons, New York 1992
