
【化】 chemical stress relaxation
chemistry
【化】 chemistry
【醫】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
【化】 stress relaxation
化學應力松弛(Chemical Stress Relaxation)是材料科學和高分子化學中的重要概念,指材料在恒定應變(形變)條件下,由于内部發生不可逆的化學變化(如分子鍊斷裂、交聯網絡降解、氧化反應等),導緻其内部應力隨時間逐漸衰減的現象。該過程區别于物理應力松弛(由分子鍊物理滑移引起),本質是化學鍵的破壞或重組導緻的永久性力學性能損失。
化學降解主導
在恒定拉伸或壓縮狀态下,材料暴露于熱、光、氧氣或化學介質中,引發分子鍊斷裂(如水解、臭氧裂解)或交聯點破壞。例如橡膠在高溫氧氣環境中會發生氧化斷鍊,導緻維持變形的應力持續下降。
不可逆性
化學應力松弛通常伴隨共價鍵斷裂,應力衰減後無法通過物理手段恢複原始狀态,屬于永久性失效。
環境依賴性
速率受溫度、濕度、光照及介質酸堿度顯著影響。溫度升高10°C可能使松弛速率倍增(遵循阿倫尼烏斯方程),潮濕環境加速水解反應。
特征 | 化學應力松弛 | 物理應力松弛 |
---|---|---|
驅動機制 | 化學鍵斷裂/重組 | 分子鍊纏結滑移、構象調整 |
可逆性 | 不可逆 | 通常可逆(如溫度恢複) |
溫度敏感性 | 遵循化學反應速率規律 | 符合聚合物黏彈性時溫等效原理 |
典型誘因 | 氧化、水解、輻射降解 | 熵彈性回複、鍊段運動 |
權威參考來源:
化學應力松弛是指在化學環境或化學反應影響下,材料在恒定應變條件下,内部應力隨時間逐漸減小的現象。以下是詳細解釋:
應力松弛是粘彈性材料的特性,表現為材料受固定應變時,内部彈性應力因分子鍊的粘性流動或結構重組而逐漸降低。例如,橡膠制品長期受力後變松、高溫緊固件預緊力下降均屬于此現象。
在化學環境中,應力松弛可能因以下機制加速:
應力松弛常用指數衰減模型表示: $$ sigma(t) = sigma_0 cdot e^{-t/tau} $$ 其中,$sigma_0$為初始應力,$tau$為松弛時間,受化學環境溫度、介質種類等因素影響。
如需進一步了解具體材料(如高分子、金屬)的化學應力松弛案例,可參考材料科學相關文獻或工程手冊。
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