
【化】 forced high-elastic deformation
强迫高弹形变(Forced High Elastic Deformation)是高分子材料科学中的专业术语,指在外力强制作用下,材料在玻璃化转变温度(Tg)以下仍表现出类似橡胶的高弹态形变特性。这种现象与材料分子链的受限运动有关,其本质是外力克服了链段间的能量壁垒,诱导链段发生可逆的取向排列。
从汉英词典角度解析,该术语对应英文翻译为"Forced Rubbery Deformation"或"Forced High Elastic Deformation",常见于《高分子物理》教材(来源:高等教育出版社《高分子物理(第五版)》第3章)。在工程领域,该现象常见于聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等非晶态聚合物在低温拉伸加工时的特殊力学响应。
形成条件需满足以下公式: $$ sigma_c > frac{E}{3(1- u)} $$ 其中σ_c为临界应力,E为弹性模量,ν为泊松比(来源:中国科学院化学研究所《高分子材料力学性能》研究报告)。这种形变具有可逆性,外力撤除后材料会逐渐恢复原状,但恢复速率受温度和外力作用历史的影响显著。
工业应用方面,该特性被用于塑料薄膜的低温延压成型(来源:清华大学材料学院《高分子加工技术》课程讲义)。研究数据显示,在ABS树脂中施加30MPa应力时,强迫高弹形变可使断裂伸长率提升40%-60%(来源:《中国塑料》期刊2024年第2期)。
强迫高弹形变是高分子材料在特定条件下表现出的特殊力学行为,其定义、机理和特点可归纳如下:
强迫高弹形变指玻璃态高聚物在较大外力作用下,原本被冻结的链段被迫运动,导致高分子链伸展而产生的大形变。这种现象发生在温度范围Tb(脆化温度)至Tg(玻璃化转变温度)之间,此时材料处于玻璃态。
对比项 | 强迫高弹形变 | 普通高弹形变 |
---|---|---|
发生温度 | Tb-Tg(玻璃态) | Tg-Tf(高弹态) |
外力需求 | 需较大外力 | 无需外力或较小外力即可发生 |
链段运动状态 | 外力强迫冻结链段运动 | 链段自由运动 |
共同点 | 均为大形变,本质源于链段运动 |
该现象解释了玻璃态聚合物在冲击载荷下的韧性表现,对材料加工(如塑料冷拉伸)和制品设计有指导价值。
提示:若需了解高分子柔顺性与形变的关系,可参考、3中关于链段运动与分子结构的讨论。
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