
【化】 high elastic deformation
high; high-priced; lofty; loud; tall
【医】 homo-; hyper-; hypsi-; hypso-; per-
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【医】 bomb; bullet
【化】 deformation
高弹形变(High Elastic Deformation),在材料科学与高分子物理领域特指聚合物处于高弹态时表现出的独特力学行为。其核心特征是在较小外力作用下即可产生大变形(通常可达原长的数倍),且外力撤除后形变能自发回复。以下从汉英词典角度进行专业解析:
链段运动(Segment Motion)
高弹态下(玻璃化转变温度 ( Tg ) 以上),高分子链段可通过单键内旋转改变构象。外力作用下,链段沿力场方向重排,宏观表现为形变;撤除外力后,链段热运动使其恢复无规线团构象 。
$$ Delta S = k ln frac{Omega{text{初始}}}{Omega_{text{拉伸}}} $$
((Omega) 为构象数,k 为玻尔兹曼常数)
交联网络作用
橡胶等高弹材料需适度交联(如硫化的天然橡胶),防止分子链相对滑移产生永久形变,确保形变可逆性 。
特性 | 表现 |
---|---|
大形变 | 拉伸率可达 100%–1000% |
低弹性模量 | 典型值 ( 10–10 , text{Pa} )(远低于金属) |
快速回弹 | 形变回复速率快(( T_g ) 以上时链段运动自由) |
温度依赖性 | 弹性模量随温度升高而增大(熵弹性特征) |
小形变(<1%),由键长/键角变化引起,模量高(( 10^{10}–10^{11} , text{Pa} )),瞬时回复(如金属弹簧)。
不可逆形变,由分子链滑移或断裂导致,无自发回复能力。
权威参考文献:
高弹形变是高聚物(如橡胶、塑料等)在特定温度范围内(玻璃化温度以上)表现出的独特可逆形变现象,其本质与分子链段的运动密切相关。以下是具体解析:
高弹形变又称推迟弹性形变,是高聚物处于高弹态时,在外力作用下通过链段运动实现的形变。其核心机制是分子链构象的改变:外力拉伸时,蜷曲的分子链通过单键旋转逐渐伸展;外力撤去后,链段热运动使分子恢复蜷曲状态。
形变率大
伸长率可达100%-1000%,远超普通弹性材料(<1%)。
弹性模量低
模量约为1 MPa,比金属等材料低3个数量级。
温度依赖性
弹性模量随温度升高而增大(普通材料相反),且拉伸时放热、压缩时吸热(热弹效应)。
松弛特性
形变需要时间完成,外力作用时间越长,可能伴随不可逆流动变形。
特性 | 高弹形变 | 普通弹性形变 |
---|---|---|
形变机制 | 链段运动导致构象改变(熵弹性) | 原子间距变化(能弹性) |
模量 | 低(约1 MPa) | 高(如钢约200 GPa) |
温度影响 | 模量随温度升高而增大 | 模量随温度升高而降低 |
热效应 | 拉伸放热,压缩吸热 | 热效应极小且相反 |
常见于橡胶材料,如轮胎、密封件等。例如,橡胶拉伸时分子链伸展,外力撤去后因熵增趋势恢复原状。
如需进一步了解具体材料的高弹行为,可参考高分子物理教材或专业文献。
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