
【化】 chemical stress relaxation
chemistry
【化】 chemistry
【医】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
【化】 stress relaxation
化学应力松弛(Chemical Stress Relaxation)是材料科学和高分子化学中的重要概念,指材料在恒定应变(形变)条件下,由于内部发生不可逆的化学变化(如分子链断裂、交联网络降解、氧化反应等),导致其内部应力随时间逐渐衰减的现象。该过程区别于物理应力松弛(由分子链物理滑移引起),本质是化学键的破坏或重组导致的永久性力学性能损失。
化学降解主导
在恒定拉伸或压缩状态下,材料暴露于热、光、氧气或化学介质中,引发分子链断裂(如水解、臭氧裂解)或交联点破坏。例如橡胶在高温氧气环境中会发生氧化断链,导致维持变形的应力持续下降。
不可逆性
化学应力松弛通常伴随共价键断裂,应力衰减后无法通过物理手段恢复原始状态,属于永久性失效。
环境依赖性
速率受温度、湿度、光照及介质酸碱度显著影响。温度升高10°C可能使松弛速率倍增(遵循阿伦尼乌斯方程),潮湿环境加速水解反应。
特征 | 化学应力松弛 | 物理应力松弛 |
---|---|---|
驱动机制 | 化学键断裂/重组 | 分子链缠结滑移、构象调整 |
可逆性 | 不可逆 | 通常可逆(如温度恢复) |
温度敏感性 | 遵循化学反应速率规律 | 符合聚合物黏弹性时温等效原理 |
典型诱因 | 氧化、水解、辐射降解 | 熵弹性回复、链段运动 |
权威参考来源:
化学应力松弛是指在化学环境或化学反应影响下,材料在恒定应变条件下,内部应力随时间逐渐减小的现象。以下是详细解释:
应力松弛是粘弹性材料的特性,表现为材料受固定应变时,内部弹性应力因分子链的粘性流动或结构重组而逐渐降低。例如,橡胶制品长期受力后变松、高温紧固件预紧力下降均属于此现象。
在化学环境中,应力松弛可能因以下机制加速:
应力松弛常用指数衰减模型表示: $$ sigma(t) = sigma_0 cdot e^{-t/tau} $$ 其中,$sigma_0$为初始应力,$tau$为松弛时间,受化学环境温度、介质种类等因素影响。
如需进一步了解具体材料(如高分子、金属)的化学应力松弛案例,可参考材料科学相关文献或工程手册。
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