
【化】 entropic elasticity
entropy
【计】 average information content; entropy
【化】 entropy
【医】 entropy
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【医】 bomb; bullet
熵弹性(Entropic Elasticity)是高分子物理学和材料科学中的核心概念,指材料因分子链构象熵变化而产生的弹性响应机制。该术语对应英文"entropic elasticity",强调热力学熵增原理在弹性形变中的主导作用。
物理机制
当橡胶等高分子材料受拉伸时,其交联聚合物链从无序卷曲状态转变为有序排列状态,系统熵值降低。撤除外力后,分子链通过布朗运动自发恢复高熵态,形成宏观回弹现象。这种熵驱动的弹性行为遵循热力学第二定律,与金属等材料通过原子间距改变(内能主导)的能量弹性形成本质区别。
典型应用
定量表征
根据经典橡胶弹性理论,熵弹性模量可表示为:
$$
G = nk_BT
$$
其中$n$为单位体积交联点数量,$k_B$为玻尔兹曼常数,$T$为绝对温度。公式表明熵弹性模量随温度升高而线性增加,这一特性在《聚合物物理化学》(Springer出版)的实验数据中得到验证。
权威参考文献
熵弹性是高分子材料(如橡胶)在特定状态下表现出的独特弹性行为,其本质由熵变主导。以下是详细解释:
熵弹性指材料在外力作用下因构象熵变化产生的弹性回复现象,主要存在于温度高于玻璃化转变温度(Tg)的高分子高弹态中。此时高分子链段具有运动能力,拉伸时分子链从无序卷曲变为有序伸展,导致熵值降低;外力去除后,分子链自发恢复高熵蜷曲状态,形成弹性回复。
主要出现在交联橡胶、硅橡胶等具有三维网络结构的高分子材料中,这类材料在常温下即可处于高弹态。
提示:更多实验数据可参考高分子物理教材或权威文献。
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