
【化】 high elastic deformation
high; high-priced; lofty; loud; tall
【醫】 homo-; hyper-; hypsi-; hypso-; per-
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【醫】 bomb; bullet
【化】 deformation
高彈形變(High Elastic Deformation),在材料科學與高分子物理領域特指聚合物處于高彈态時表現出的獨特力學行為。其核心特征是在較小外力作用下即可産生大變形(通常可達原長的數倍),且外力撤除後形變能自發回複。以下從漢英詞典角度進行專業解析:
鍊段運動(Segment Motion)
高彈态下(玻璃化轉變溫度 ( Tg ) 以上),高分子鍊段可通過單鍵内旋轉改變構象。外力作用下,鍊段沿力場方向重排,宏觀表現為形變;撤除外力後,鍊段熱運動使其恢複無規線團構象 。
$$ Delta S = k ln frac{Omega{text{初始}}}{Omega_{text{拉伸}}} $$
((Omega) 為構象數,k 為玻爾茲曼常數)
交聯網絡作用
橡膠等高彈材料需適度交聯(如硫化的天然橡膠),防止分子鍊相對滑移産生永久形變,确保形變可逆性 。
特性 | 表現 |
---|---|
大形變 | 拉伸率可達 100%–1000% |
低彈性模量 | 典型值 ( 10–10 , text{Pa} )(遠低于金屬) |
快速回彈 | 形變回複速率快(( T_g ) 以上時鍊段運動自由) |
溫度依賴性 | 彈性模量隨溫度升高而增大(熵彈性特征) |
小形變(<1%),由鍵長/鍵角變化引起,模量高(( 10^{10}–10^{11} , text{Pa} )),瞬時回複(如金屬彈簧)。
不可逆形變,由分子鍊滑移或斷裂導緻,無自發回複能力。
權威參考文獻:
高彈形變是高聚物(如橡膠、塑料等)在特定溫度範圍内(玻璃化溫度以上)表現出的獨特可逆形變現象,其本質與分子鍊段的運動密切相關。以下是具體解析:
高彈形變又稱推遲彈性形變,是高聚物處于高彈态時,在外力作用下通過鍊段運動實現的形變。其核心機制是分子鍊構象的改變:外力拉伸時,蜷曲的分子鍊通過單鍵旋轉逐漸伸展;外力撤去後,鍊段熱運動使分子恢複蜷曲狀态。
形變率大
伸長率可達100%-1000%,遠超普通彈性材料(<1%)。
彈性模量低
模量約為1 MPa,比金屬等材料低3個數量級。
溫度依賴性
彈性模量隨溫度升高而增大(普通材料相反),且拉伸時放熱、壓縮時吸熱(熱彈效應)。
松弛特性
形變需要時間完成,外力作用時間越長,可能伴隨不可逆流動變形。
特性 | 高彈形變 | 普通彈性形變 |
---|---|---|
形變機制 | 鍊段運動導緻構象改變(熵彈性) | 原子間距變化(能彈性) |
模量 | 低(約1 MPa) | 高(如鋼約200 GPa) |
溫度影響 | 模量隨溫度升高而增大 | 模量隨溫度升高而降低 |
熱效應 | 拉伸放熱,壓縮吸熱 | 熱效應極小且相反 |
常見于橡膠材料,如輪胎、密封件等。例如,橡膠拉伸時分子鍊伸展,外力撤去後因熵增趨勢恢複原狀。
如需進一步了解具體材料的高彈行為,可參考高分子物理教材或專業文獻。
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