
【化】 entropic elasticity
entropy
【計】 average information content; entropy
【化】 entropy
【醫】 entropy
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【醫】 bomb; bullet
熵彈性(Entropic Elasticity)是高分子物理學和材料科學中的核心概念,指材料因分子鍊構象熵變化而産生的彈性響應機制。該術語對應英文"entropic elasticity",強調熱力學熵增原理在彈性形變中的主導作用。
物理機制
當橡膠等高分子材料受拉伸時,其交聯聚合物鍊從無序卷曲狀态轉變為有序排列狀态,系統熵值降低。撤除外力後,分子鍊通過布朗運動自發恢複高熵态,形成宏觀回彈現象。這種熵驅動的彈性行為遵循熱力學第二定律,與金屬等材料通過原子間距改變(内能主導)的能量彈性形成本質區别。
典型應用
定量表征
根據經典橡膠彈性理論,熵彈性模量可表示為:
$$
G = nk_BT
$$
其中$n$為單位體積交聯點數量,$k_B$為玻爾茲曼常數,$T$為絕對溫度。公式表明熵彈性模量隨溫度升高而線性增加,這一特性在《聚合物物理化學》(Springer出版)的實驗數據中得到驗證。
權威參考文獻
熵彈性是高分子材料(如橡膠)在特定狀态下表現出的獨特彈性行為,其本質由熵變主導。以下是詳細解釋:
熵彈性指材料在外力作用下因構象熵變化産生的彈性回複現象,主要存在于溫度高于玻璃化轉變溫度(Tg)的高分子高彈态中。此時高分子鍊段具有運動能力,拉伸時分子鍊從無序卷曲變為有序伸展,導緻熵值降低;外力去除後,分子鍊自發恢複高熵蜷曲狀态,形成彈性回複。
主要出現在交聯橡膠、矽橡膠等具有三維網絡結構的高分子材料中,這類材料在常溫下即可處于高彈态。
提示:更多實驗數據可參考高分子物理教材或權威文獻。
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