Nagyrugalmas deformáció Vázlat Jellemzői Termodinamika deformációs munka energiarugalmasság entrópiarugalmasság Meghatározás hőmérsékletfüggés mérési eredmények relatív nagyság Statisztikus termodinamika Hálóelmélet entrópia deformációs munka modulus feszültség-nyúlás görbe Egytengelyű nyújtás Kísérleti eredmények Empirikus összefüggések

Jellegzetességek Modulus Nagy reverzibilis defor-máció – tízszeres nyújtás Kis merevség A modulus pozitív hőmér-sékletfüggése Hőeffektusok nyújtás – melegedés visszaalakulás – hűlés Ok: láncszerkezet Anyag Modulus (GPa) Acél 200-220 Platina 160-170 Üveg 45-80 Epoxi gyanta 3-4 PP 1.5 LDPE 0.2 Elasztomer 0.01 Gázok 0.0001

Termodinamika Egyensúlyi Belső energia változása Szabadenergia Deformációs munka Munka Erő A termodinamikai mennyiségek közvetlenül nem határozhatók meg.

Komponensek meghatározása Hőmérsékletfüggés Anizoterm körülmények Differenciálás Erő meghatározása

Komponensek meghatározása Jó egyezés Energiarugalmas deformáció Entrópiarugalmas deformáció Erő – komponensek

Mérési eredmények Természetes kaucsuk Feltételezés Következtetés elhanyagolások minőségileg jó entrópia szerepe nagy

Mérési eredmények Természetes kaucsuk – hőmérséklet Eltérő hőmérsékletfüggés a Tg alatt és felett.

Mérési eredmények Deformációs mechanizmusok Egyidejűleg többfajta mechanizmus

Statisztikus termodinamika Rugalmassági modulus Elasztomer A láncra ható erő Modulus Láncvégtávolság Entrópia – valószínűség Konformáció eloszlás Entrópia

Polimer hálók Nagyrugalmas deformáció Hálópontokkal összekötött molekulák – gumi

Polimer hálók Feltételezések Reguláris térháló – a hálópontok közötti távolság azonos. Deformálatlan állapotban a hálópontok közötti távolságra érvényes a konformáció eloszlás függvény. A deformáció során nincs térfogatváltozás. Affin deformáció – a láncvégtávolság és a test deformációja arányos. A háló deformációja ideálisan entrópiarugalmas.

Polimer hálók Deformáció – konformáció változás y A(x, y, z) A’(x’, y’, z’) l0 = 1 3 2 x z 2 1 1 1 3 2 3

Polimer hálók Deformáció – termodinamika Sűrűségfüggvény Entrópia, egy lánc Entrópia, összes lánc Deformált egyedi lánc Entrópia, összes lánc Entrópiaváltozás

Polimer hálók Deformáció – termodinamika Munka Modulus

Polimer hálók Feszültség – nyúlás Munka Deformációk Főfeszültség különbségek Egytengelyű nyújtás Feszültség és erő  

Polimer hálók Egyszerű deformációk Kéttengelyű nyújtás Általános megoldás Megoldás

Polimer hálók Elmélet és kísérlet Eltérések Nem egyensúlyi deformáció Nagy deformáció eltérés a Gauss eloszlástól kötésszögek és távolságok torzulása kristályosodás Lokális rendezettség Helyes elmélet, minőségi egyezés

Polimer hálók Elmélet és kísérlet Jó egyezés 30 % deformációig.

Polimer hálók Reális polimerek Szerkezet fizikai térháló hurkolódás szabad láncvégek Korlátolt rotáció Másodlagos erők Nem Gauss eloszlás Nagy deformációk

Polimer hálók Empirikus egyenletek Bartenyev és Hazanovics Mooney – Rivlin Egytengelyű nyújtás esetén

Polimer hálók Empirikus egyenletek Martin – Roth –Steihler Gent – Thomas Wildschut